日地環(huán)境指南

前言

太陽(yáng)是宇宙中的一顆恒星，它連續(xù)不斷地向空間釋放能量，功率高達(dá)3.9×10”erg／s。太陽(yáng)能量的發(fā)射形式基本有三種：第一種是所謂的黑體輻射，俗稱太陽(yáng)光；第二種是諸如x射線和紫外輻射的電磁輻射，大部分被地球?qū)α鲗右陨系拇髿馕眨坏谌N是粒子輻射，其能量范圍甚寬，從1GeV。為方便起見(jiàn)，這些粒子可分為低能和高能兩類，低能粒子稱作太陽(yáng)風(fēng)，高能粒子稱作宇宙線。自從46億年前太陽(yáng)系形成以來(lái)，太陽(yáng)一直照耀著地球，使地球上的生命得以存在，并漸漸形成了一個(gè)適于人類生活的環(huán)境。宇宙中環(huán)繞地球的空間叫做日地環(huán)境，也叫地球空間。研究日地環(huán)境不僅是為了根據(jù)太陽(yáng)和地球之間發(fā)生的各種物理過(guò)程來(lái)揭示復(fù)雜的日地關(guān)系，而且也是為了更好地認(rèn)識(shí)我們?cè)谟钪嬷械奈恢煤妥饔?。近?lái)，這一研究領(lǐng)域的重要性與日俱增，因?yàn)槿祟愐呀?jīng)開(kāi)始通過(guò)空間通信和空間站，把近地空間作為我們活動(dòng)領(lǐng)域的一部分加以利用。地球磁層和高層大氣（包括電離層和熱層）受著太陽(yáng)大氣活動(dòng)和運(yùn)行于行星際空間的太陽(yáng)風(fēng)的影響，日地環(huán)境研究力圖定量地認(rèn)識(shí)它們的狀態(tài)。這一過(guò)程鏈在地球空間可以觀測(cè)到的典型特征表現(xiàn)為地磁暴和磁層亞暴，在磁暴和亞暴發(fā)生時(shí)，極區(qū)天空極光十分活躍。這些過(guò)程覆蓋大范圍的時(shí)空尺度，從而使日地環(huán)境的觀測(cè)變得十分復(fù)雜，也使對(duì)這些過(guò)程的認(rèn)識(shí)變得非常困難。在早期，對(duì)每一個(gè)等離子區(qū)的現(xiàn)象是分開(kāi)進(jìn)行研究的。但是，隨著研究的進(jìn)展，人們意識(shí)到把整個(gè)過(guò)程鏈作為一個(gè)整體進(jìn)行處理的重要性，因?yàn)槿盏叵到y(tǒng)中各區(qū)域之間存在著強(qiáng)烈的相互作用。根據(jù)過(guò)去二十年大量衛(wèi)星的觀測(cè)結(jié)果和深入的計(jì)算機(jī)模擬，我們已經(jīng)能夠分析日地環(huán)境不同區(qū)域的緊密耦合關(guān)系。本書(shū)介紹目前我們對(duì)日地環(huán)境基本過(guò)程的認(rèn)識(shí)。全書(shū)20章，首先讓讀者了解從太陽(yáng)到地球的能量傳遞過(guò)程，隨后幾章討論基本物理原理或概念，使讀者理解諸如空間等離子體中的波和不穩(wěn)定性、磁重聯(lián)、等離子體非線性過(guò)程的本質(zhì)，這是解釋地球空間系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程時(shí)所需要的知識(shí)。接下來(lái)討論日地環(huán)境變化的重要特征，如極光、亞暴、磁暴、地磁脈動(dòng)。我們覺(jué)得，出版此書(shū)非常及時(shí)，因?yàn)榭臻g天氣和空問(wèn)氣候的效應(yīng)，作為日地環(huán)境研究的應(yīng)用，近來(lái)已變成社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。本書(shū)最后幾章討論行星和彗星，它們肯定經(jīng)歷著與日地環(huán)境類似的等離子體過(guò)程。

內(nèi)容概要

本書(shū)以簡(jiǎn)明扼要的形式分章講述了與日地空間環(huán)境有關(guān)的太陽(yáng)物理、空間等離子體物理以及地球磁層中的基本理論問(wèn)題，討論了極光、磁層暴、空間天氣、空間氣候和行星科學(xué)中的一些重要應(yīng)用問(wèn)題，并對(duì)各研究領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展方向作了展望。　　本書(shū)可供空間科學(xué)和行星科學(xué)的研究人員參考，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生和研究生閱讀使用。

作者簡(jiǎn)介

作者：（日本）上出洋介（Y.Kamide） （巴西）簡(jiǎn)進(jìn)隆（A.C.-L.Chian） 叢書(shū)主編：徐文耀 等

書(shū)籍目錄

英文版序言中譯本說(shuō)明第1章　日地環(huán)境概論　1.1　引言　1.2　日地環(huán)境研究概述及研究歷史　　1.2.1　太陽(yáng)　　1.2.2　太陽(yáng)風(fēng)　　1.2.3　磁層一電離層一熱層　　1.2.4　地磁和磁暴／亞暴　　1.2.5　極光　　1.2.6　行星和彗星　　1.2.7　宇宙線　1.3　日地環(huán)境的性質(zhì)　　1.3.1　線性波　　1.3.2　不穩(wěn)定性　　1.3.3　非線性波　　1.3.4　湍流　1.4　應(yīng)用　　1.4.1　空間天氣和空間氣候　　1.4.2　等離子體天體物理學(xué)　　1.4.3　可控?zé)岷司圩儭?.5　結(jié)束語(yǔ)　參考文獻(xiàn)第一部分　太陽(yáng)　第2章　太陽(yáng)內(nèi)部——徑向結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)、太陽(yáng)活動(dòng)周　　2.1　引言　　2.2　徑向結(jié)構(gòu)　　　2.2.1　整體性質(zhì)　　　2.2.2　熱平衡和流體靜平衡　　　2.2.3　向絕熱分層過(guò)渡　　　2.2.4　混合長(zhǎng)理論和對(duì)流模擬　　2.3　日震學(xué)　　　2.3.1　定性描述　　　2.3.2　反演頻率譜　　　2.3.3　太陽(yáng)豐度問(wèn)題　　　2.3.4　太陽(yáng)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)速率　　　2.3.5　局部區(qū)域的日震學(xué)　　2.4　太陽(yáng)活動(dòng)周　　　2.4.1　蝴蝶圖　　　2.4.2　其他類太陽(yáng)恒星上的周期活動(dòng)　　　2.4.3　巨極小　　　2.4.4　活動(dòng)區(qū)和活動(dòng)經(jīng)度　　　2.4.5　扭轉(zhuǎn)振蕩　　2.5　發(fā)電機(jī)理論　　　2.5.1　感應(yīng)方程　　　2.5.2　小尺度發(fā)電機(jī)　　　2.5.3　平均場(chǎng)理論　　　2.5.4　a的數(shù)值確定　　　2.5.5　其他效應(yīng)　　2.6　太陽(yáng)周模型　　　2.6.1　一維模型　　　2.6.2　各種太陽(yáng)發(fā)電機(jī)方案　　　2.6.3　非線性飽和　　　2.6.4　發(fā)電機(jī)的位置　　2.7　較差自轉(zhuǎn)　　　2.7.1　較差自轉(zhuǎn)的平均場(chǎng)理論　　　2.7.2　湍流數(shù)值模擬給出的A效應(yīng)　　　2.7.3　子午流動(dòng)與斜壓項(xiàng)　　　2.7.4　近表面剪切層　　　2.7.5　磁效應(yīng)　　2.8　結(jié)論　　參考文獻(xiàn)　第3章　太陽(yáng)大氣　　3.1　引言　　　3.1.1　太陽(yáng)活動(dòng)　　　3.1.2　太陽(yáng)認(rèn)知的革命　　　3.1.3　近期驚人的結(jié)果　　3.2　磁場(chǎng)作用　　　3.2.1　基本方程　　　3.2.2　磁波　　　3.2.3　磁重聯(lián)　　3.3　日珥　　……第二部分　地球第三部分　空間等離子體作者簡(jiǎn)介內(nèi)容索引

章節(jié)摘錄

插圖：1.概述太陽(yáng)風(fēng)起源于太陽(yáng)大氣的膨脹，并形成一種電離等離子體與滲透于行星際介質(zhì)中的磁場(chǎng)的超音速流。這一流動(dòng)是太陽(yáng)日冕與行星際空間壓力差的結(jié)果，這個(gè)壓力差驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)等離子體沿徑向向外，逃離太陽(yáng)重力場(chǎng)的影響。太陽(yáng)風(fēng)主要由質(zhì)子和電子組成，還有少量電離的氦和重離子的混合物。太陽(yáng)風(fēng)等離子體中有微弱磁場(chǎng)，在地球附近約為幾個(gè)納特，太陽(yáng)風(fēng)磁場(chǎng)近似平行于黃道面（即地球繞日旋轉(zhuǎn)的軌道平面）。在1Au處，太陽(yáng)風(fēng)磁場(chǎng)與日地連線大致成45。夾角。光球向外2個(gè)太陽(yáng)半徑之內(nèi)，太陽(yáng)磁場(chǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變成為這種簡(jiǎn)單的經(jīng)向結(jié)構(gòu)。由于太陽(yáng)風(fēng)電導(dǎo)率很高，所以太陽(yáng)風(fēng)磁場(chǎng)凍結(jié)在等離子體中，向外對(duì)流傳輸?shù)叫行请H介質(zhì)之中。太陽(yáng)風(fēng)受到太陽(yáng)活動(dòng)性變化的強(qiáng)烈影響，并把太陽(yáng)變化的影響傳向行星。太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)使太陽(yáng)風(fēng)磁力線纏繞成阿基米德螺旋線。因此，隨著離太陽(yáng)經(jīng)向距離的增加，開(kāi)始時(shí)沿徑向的磁力線逐漸改變到環(huán)形方向。由于太陽(yáng)自轉(zhuǎn)周期是27天，所以行星際磁場(chǎng)圖案顯示出27日重現(xiàn)特征。太陽(yáng)風(fēng)除了這種重現(xiàn)變化特征之外，還有由激波、日冕物質(zhì)拋射、耀斑等太陽(yáng)活動(dòng)性引起的偶現(xiàn)性行星際擾動(dòng)。觀測(cè)到的太陽(yáng)風(fēng)有快慢兩種?？焖偬?yáng)風(fēng)起源于磁場(chǎng)開(kāi)放的冕洞，其速度高達(dá)400～800km／s。在太陽(yáng)極小年，慢速太陽(yáng)風(fēng)速度為250～400km／s，其源區(qū)位于日球磁赤道處的電流片附近；在太陽(yáng)極大年，慢速太陽(yáng)風(fēng)起源于日冕活動(dòng)區(qū)冕狀流的上方，這里的磁力線是閉合的。在離太陽(yáng)一定距離的地方，快速太陽(yáng)風(fēng)與慢速太陽(yáng)風(fēng)相互作用，于是在快速流與慢速流之間形成一個(gè)相互作用區(qū)。由于這些結(jié)構(gòu)隨太陽(yáng)而旋轉(zhuǎn)，所以稱作共旋作用區(qū)，或CIR。

編輯推薦

《日地環(huán)境指南》是由科學(xué)出版社出版的。

圖書(shū)封面

圖書(shū)標(biāo)簽Tags

無(wú)

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    日地環(huán)境指南 PDF格式下載

---