miniatura|Aurora australis observada pel Discovery, maig del 1991. La meteorologia espacial és el concepte de canvi de les condicions ambientals en l'espai exterior proper a la TerraL'espai proper a la Terra es defineix com la regió de la interfície entre el vent solar i la Terra en la magnetosfera i cap avall a la ionosfera i la termosfera. o l'espai de l'atmosfera del Sol a l'atmosfera de la Terra. És diferent del concepte de temps atmosfèric dins de l'atmosfera planetària terrestre (troposfera i estratosfera). El clima espacial és la descripció dels canvis en l'ambient de plasma, camps magnètics, radiació i altres matèries a l'espai. Gran part del temps a l'espai és impulsat per energia transportada a través de l'espai interplanetari pel vent solar des de regions properes a la superfície del Sol i la seva atmosfera (cromosfera i corona solar).Space Weather: A Research Perspective, National Academy of Science, 1997. "Space weather describes the conditions in space that affect Earth and its technological systems. Our space weather is a consequence of the behavior of the Sun, the nature of Earth's magnetic field, and our location in the solar system." El terme clima espacial s'usa de vegades per referir-se a canvis a l'espai interplanetari (i ocasionalment interestel·lar).
El clima espacial té dos eixos principals: la recerca científica i les seves aplicacions. El terme clima espacial no es va utilitzar fins a la dècada de 1990. Abans d'aquesta etapa, les activitats relacionades que es coneixien com a clima espacial es consideraven part de la física o l'aeronomia o també l'exploració espacial.
Desenvolupament del concepte Durant segles, les persones han observat les aurores, que és causada pel clima espacial, però no l'entenien. Els exploradors de l'edat mitjana a Europa, utilitzant una pedra imant com una brúixola magnètica van assenyalar que de tant en tant la direcció de la pedra es desviava des del nord magnètic. Això va ser descrit en el 1600 al De Magnete però no es va entendre que era causada pel clima espacial fins al . El clima espacial va afectar els primers telègrafs elèctrics el 1840 en diverses àrees i en diverses ocasions. La gran fulguració solar de 1859 va interrompre les operacions telegràfiques arreu del món, fent que es publiqués en articles de molts dels diaris importants en aquell moment. En Richard Carrington va connectar correctament el trastorn amb una flamarada solar observada el dia anterior i una gran desviació del camp magnètic de la Terra (o tempesta geomagnètica) simultània amb la interrupció del telègraf. Amb aquesta connexió, el clima espacial, com el coneixem ara, es va convertir en un tema de recerca acadèmica en l'estudi de la física solar. Kristian Birkeland explica la física de l'aurora creant aurores artificials en el seu laboratori i va predir el vent solar. Amb la introducció de la ràdio per a usos comercials i militars, es va observar que hi havia períodes d'estàtica extrema o soroll. Una interferència de radar severa durant en un esdeveniment solar el 1942 va conduir al descobriment de ràfegues solars de ràdio (ones de ràdio que cobreixen una àmplia gamma de freqüències creades per una erupció solar), un altre aspecte més de la meteorologia espacial.
Al , l'interès per la meteorologia espacial s'han expandit als sistemes militars i comercials, ja que són afectats pel clima espacial. Els satèl·lits de comunicacions són una part vital del comerç global. Els sistemes de satèl·lit meteorològics proporcionen informació sobre el clima terrestre. Els senyals dels satèl·lits del sistema de posicionament global s'utilitzen en una àmplia varietat de productes i processos comercials. Els fenòmens del clima espacial poden interferir o danyar els satèl·lits interferint amb els seus senyals de ràdio. Aquests fenòmens també poden causar danys causats per pics en les llargues línies de transmissió elèctrica, com també exposar als passatgers i la tripulació d'un avió a la radiació,Integrating Space Weather and Meteorological Products for Aviation, Fisher, Genene M., (2003) Bull. Amer. Meteor. Soc., 84, 1519–1523, Measurements of the radiation quality factor Q at aviation altitudes during solar minimum (2006-2008), Meier, Matthias M; Hubiak, Melina, (2010), Adv. in Space Res., 45, 9, p 1178-1181. especialment en rutes polars.
Amb l'Any Geofísic Internacional (IGY en anglès), hi va haver un enorme augment en la investigació sobre el clima espacial. Lesd ades basades en Terra obtingudes durant l'IGY va demostrar que l'aurora que es va produir en una auroral oval, era una regió permanent de luminescència de 15-25 graus de latitud dels pols magnètics i 5 a 20 graus d'ample.Y. I. Feldstein, A Quarter Century with the Auroral Oval, EOS, Trans. Am. Geophys. Union, 67, 40 761pp, 1986 El 1958, el satèl·lit Explorer I va descobrir els cinturons de Van AllenPaul Dickson, Sputnik: The Launch of the Space Race. (Toronto: MacFarlane Walter & Ross, 2001), 190. o les regions de partícules de radiació atrapades pel camp magnètic de la Terra. El gener de 1959, el satèl·lit artificial soviètic Luna 1, va realitzar la primera observació directa del vent solar i en va mesurar la seva força. El 1969, el INJUN-5 (també anomenat Explorer 40NASA NSSDC INJUN-5 page) va realitzar la primera observació directa del camp elèctric a la ionosfera de la Terra en alta altitud causat pel vent solar.Cauffman, D., and D. Gurnett (1971), Double-Probe Measurements of Convection Electric Fields with the Injun-5 Satellite, J. Geophys. Res., 76(25), 6014-6027 A principis de la dècada de 1970, les dades de Triad van demostrar que hi ha corrents elèctrics permanents que flueixen entre l'aurora oval i la magnetosfera.A. J. Zmuda and J. C. Armstrong, The Diurnal Flow Pattern of Field-Aligned Currents, J. Geophys. Res., 79, 31, 4611pp, 1974 Des d'aquests i altres descobriments fonamentals, la investigació sobre el clima espacial ha crescut de manera exponencial.
Dins del nostre propi sistema solar, el temps a l'espai està molt influenciat per la velocitat i la densitat del vent solar i el camp magnètic interplanetari (IMF) transportat pel plasma del vent solar. Hi ha una gran varietat de fenòmens físics que estan associats amb el clima espacial, incloent les tempestes geomagnètiques i subtempestes, l'energització del cinturó de Van Allen, pertorbacions ionosfèriques i el centelleig de senyals de ràdio per satèl·lit i senyals de radar, aurores i corrents geomagnèticament induïts a la superfície de la Terra. Les ejeccions de massa coronal i les seves ones de xoc associades també són importants impulsors del clima espacial, ja que poden comprimir la magnetosfera i provocar tempestes geomagnètiques. Les partícules energètiques solars, accelerades per les ejeccions de massa coronal o erupcions solars, també són importants motors de la meteorologia espacial, ja que poden danyar els components electrònics a bord de naus espacials (per exemple, l'error del Galaxy 15), i posar en perill la vida dels astronautes.
El terme de clima espacial va entrar en ús en la dècada de 1990 quan es va fer evident que l'impacte de l'entorn espacial sobre els sistemes humans exigien una investigació més coordinada i amb un marc d'aplicació. El propòsit del Programa Nacional de Meteorologia Espacial dels EUA és d'orientar la investigació sobre les necessitats de les comunitats comercials i militars que es veuen afectades pel clima espacial, per connectar la comunitat de recerca a la comunitat d'usuaris, per crear la coordinació entre els centres de dades operacionals i crear millors definicions de les necessitats dels usuaris. El concepte es va convertir en un pla d'acció el 2000,[http://www.ofcm.gov/nswp-ip/pdf/nswpip.pdf The National Space Weather Program: Strategic Plan, Implementation Plan and Space Weather Architecture Transition Plan and Report of the Assessment Committee for the NSWP] , Office of the Federal Coordinator for Meteorology, 2000 un pla d'aplicació l'any 2002, una avaluació el 2006Report of the Assessment Committee for the National Space Weather Program, Office of the Federal Coordinator for Meteorology , 2006 i un pla estratègic revisat el 2010. Es va donar a conèixer un pla d'acció revisat el 2011 i serà executat el 2012. Una part del Programa Nacional de Meteorologia Espacial és fer que els usuaris siguin conscients que el clima espacial afecta el seu negoci.[http://www.nap.edu/catalog/12507.html Severe Space Weather Events - Understanding Societal and Economic Impacts – Workshop Report], National Research Council of the National Academies, The National Academies Press, Washington, D. C., 2008
Efecte del clima espacial en els sistemes electrònics a l'espai Anomalies en naus espacials miniatura|Els satèl·lits GOES-11 i GOES-12 han monitorat les condicions del clima espacial durant l'activitat solar de l'octubre de 2003.
Els vehicle espacials poden patir mal funcionaments per a una varietat de raons. Alguns errors de funcionament s'arriben a comunicar però no és en la majoria de casos. http://www.sat-index.co.uk/failures Pocs fracassos espacials poden atribuir-se directament al clima espacial, però estan relacionats. Un indicador d'aquest fenomen és que 46 dels 70 errors en naus espacials informats l'any 2003, es van produir en el mes d'octubre durant una tempesta geomagnètica. Els dos efectes adversos més comuns del clima espacial a les naus espacials són els danys per radiació i la sobrecàrrega de les naus espacials. La radiació (partícules d'alta energia) passen a través de la carcassa de la nau espacial i en els components electrònics. En la majoria dels casos, la radiació provoca un senyal erroni o canvia un bit en la memòria de l'electrònica d'una nau (conegut com a single event upsets). En pocs casos, la radiació destrueix part de l'electrònica (conegut com a single event latchup). La sobrecàrrega de la nau espacial és l'acumulació d'una càrrega electroestàtica per partícules de baixa energia en un material no conductor a la superfície de la nau espacial. Si hi ha prou sobrecàrrega, es produeixen espurnes com a descàrrega. Els danys a les naus espacials també es produeixen quan es detecta un senyal erroni i acciona erròniament l'ordinador de bord com si el senyal provingués del controlador de terra. L'electrònica també pot ser danyada per un augment del corrent elèctric. Un estudi recent indica que la sobrecàrrega de les naus espacials és l'efecte predominant del clima espacial en òrbita geosíncrona.
Canvis en òrbites de naus espacials