地球的“新衣”

<正>地球辐射带是由地磁场捕获的大量带电粒子组成的区域,电子来源主要为太阳风粒子通过扩散进入磁层以及由磁层内的低能粒子加速而成,也称为范艾伦辐射带。20世纪初,挪威空间物理学家F.C.M.斯托默从理论上证明,在地球周围存在一个带电粒子捕获区。1958年,美国的范爱伦利用美国"探险者1号"卫星上的盖革计数器,第一次直接探测到地球周围存在通量很强的高能带电粒子,从而证实辐射带的存在。地球辐射带位于地球磁层内,但只存在小于60°的纬度地区上空。辐射带呈环状分布,环的横截面轮廓呈月牙形,大体与地磁场磁力线重合,     

借卫星解秘北极光“跳舞”

借助人造地球卫星和地面观测站,人们解开了北极光会动之谜。发生在地球和月球间距地球大约1/3处的磁重联是动态北极光的成因。太阳向外发射的高速带电粒子,即太阳风,与地球大气原子冲撞后可产生极光。不过,这种极光极其微弱,一般不能为肉眼所见。人们在北极地区夜空中所看到五彩斑斓、变幻莫测的极光属动态极光。     

极光女神

极光是怎样产生的 现在,我们已经知道,极光是一种光现象,以明亮多彩的光带形式出现在大气中.极光的形成是地球高层大气粒子和太阳风碰撞的结果.     

光对空间带电粒子产生斥力的一种假说与太阳风的起源

由间接观测和直接的宇宙火箭的探测已经证实,太阳时刻不停地向四周空间喷射出等离子体粒子流,形成太阳风;它在空间有一定的密度分布与速度分布,在地球轨道附近太阳风速度达到每秒500公里的量级,密度大约为10个/厘米~3左右。这个现象,迄今在理论上仍然没有得到圆满的解释。现在比较公认的理论要算Parker的理论,但是他的理论存在根本性的问题。根据太阳风的观测事实,我们应该考虑:这些带电粒子(主要是质子和电子)受着什么力的作用因而能克服巨大的太阳引力而飞向星际空间?把这些粒子加速到每秒几百公里的巨大速度的物理机制是什么?供给粒子的能量是从哪里来的?等等,一句话太阳风是怎样形成的?     

极光亚暴对太阳风压强激波的响应

研究了Polar对ISTP卫星观测的两个极光亚暴事件，此两事件与日冕物质抛射相关的太阳风压强微波到达地球有关。提出太阳风压强激波经过地球时，沿途冲击磁层顶激发磁流体快波，快Alfven波横越具有较高局地Alfven速度的磁尾尾瓣，将压缩效应迅速传递到内磁层及等离子体片，在1－2min内建立起强越尾电流，进而触发磁层亚暴。     

休闲时光

新的探测数据表明太阳内部活动的紊乱对地球有影响由欧洲宇航局去年12月发射的太阳光球探测器发回的数据表明,太阳的内部活动比以往科学界所想像的要复杂和混乱得多,并将对地球产生一些有害的影响。这架载有11台天文望远镜和测量仪器的探测器,发现太阳经常性地发生着震颤、磁暴和日面下巨大的等离子溶流运动。由此产生的"太阳风"的突然爆发会席卷整个太阳系,使地球的外大气层发生磁暴,导致地球上电子通讯被干扰、电力中断和产生极光现象。科学家们说,这架探测器传回的数据将有助于人类预测和对付这些干扰。新的发现还有可能推翻以往科学界有关太阳黑子的理论。英国皇家天文学会会长乔丹博士认为,欧洲太阳光球探测器发回的新数据表     

太阳风激发壮观极光景致

据美国国家地理网站报道，今年4月初出现的强太阳风，使大量的带电粒子到达地球大气层，并在加拿大境内和美国北部地区形成璀璨的北极光。以下是4月2日在这些地区拍摄到的部分照片，显示了极光的壮观和美丽。     

不同高度处极尖区位置对地磁偶极倾角的依赖程度

由于太阳风与地球磁层相互作用以及地磁偶极倾角的存在,地球磁层极尖区的位置在不断变化.这种变化不仅与太阳风参数的扰动变化有关,而且与地磁偶极轴运动状态有关.关于极尖区位置对地磁偶极倾角的依赖程度问题,已有不同的作者根据不同     

可借助太阳风在月球上制造水

<正>太阳风是太阳上层大气射出的带电粒子流。美国研究人员利用计算机程序,模拟了太阳风冲击月表时发生的化学反应。模拟显示,当高速带电粒子以每秒450千米的速度冲击月表时,其中的质子会与月表的电子相互作用,形成氢原子,而这些氢原子能与月壤中二氧化硅等化合物中的氧原子结合形成氢氧根,成为制造水的原料。     

太阳风速度的混沌现象

随着非线性动力系统理论的发展,分形理论已成为研究自然界复杂现象的一个有力工具.分形在空间尺度上存在的标度不变性,同样可以在时间尺度上存在.一些作者已应用此法研究了太阳黑子数和地球变化磁场等太阳和空间参量的分维和混沌特征.对于太阳和地球之间的广阔区域,太阳风速度是描述行星际空间动力学的重要参数.本文的目的就是试图利用由行星际闪烁(IPS)观测得到的太阳风速度资料,探讨行星际空间系统的分维和混沌性质.     

五彩斑斓的极光

极光,是一种常常出现于纬度靠近地磁极地区上空的彩色发光现象。1619年,意大利天文学家伽利略是这样描述极光的:夜空中,北半边出现了五彩斑斓的光芒,就像太阳升起时的晨曦一样。太阳活动时会释放大量的带电高能粒子流(可达10千电子伏),带电高能粒子进入地球高层大气时,与大气分子作用后就会产生五彩斑斓的光芒。由于地球磁场的作用,进入地球的带电高能粒子流会转向极区,因此极光经常会出现在那里,也就是我们的所说的极光。极光为什么会有不同的颜色呢?极光的颜色是由地球大气中的气体所决定的。太阳粒子和氧原子、氮原子相碰撞,氧原子会发出…     

关于太阳风能的奇思妙想

<正>再也不用去考虑风力发电或传统的太阳能发电了,只需通过卫星把太阳风收集起来,然后利用光束将其送达地球,足以1000亿倍地满足全球能源需求。然而,用于传送电能的聚焦光束可能是一个棘手的难题。Dyson-Harrop卫星概念目前,正在酝酿中的一种称之为Dyson-Harrop卫星的概念,其设计方案是一个以面向太阳的硕长金属环为先导的,使其产生一个圆柱形磁场——该磁场捕获的电子数足以形成约半数的太阳风。     

关于极盖吸收事件的能量下限

极盖吸收(PCA)事件是低能太阳宇宙线质子进入地球极区上空电离层,使极区D层电子浓度增加,从而增强了它对无线电波的吸收,形成极盖电波通讯中断,它甚至会影响到臭氧层和极区的天气过程。PCA事件之后也往往跟随着地球磁暴和电离层骚扰,在全球范围内影响着无线电短波通讯,因此它是一种重要的地球物理扰动现象。     

天上的火

四月六日先进的人造探险宇宙飞船定位在离地球150万公里的位置，以检测太阳风的巨浪——来自于太阳的离子和电子发射流。四十分钟后．星际冲击波猛烈地冲入地球的磁场．引发了近十年来最大的地磁暴。高能粒子迅疾地沿着磁力线朝着地球的磁极飞去，当它们撞击高层大气中的氮分子和氧分子时产生灿烂的绿色和红色极光。通常这样的场景只有在高纬度地区才     

我国科学家发现水星存在磁暴与环电流

<正>近期，北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授研究团队发现水星存在磁暴与环电流，破解了近半个世纪的谜题。该研究团队综合分析了美国宇航局“信使号”水星探测器为期五年的观测数据，结果显示，水星的环电流在向阳面呈分叉状，这一形态与试验粒子模拟结果高度吻合，与地球的赤道环电流在形态上有很大差异。这主要是在强太阳风压缩水星磁层的条件下，质子经历Shabansky轨道导致的。     

编者按: 空间物理和空间天气学

开展对空间物理和空间天气学的研究, 有助于更好地了解并预报空间环境中发生的灾害性空 间天气事件, 为国家的航天和通信事业服务. 作为一个跨学科的研究领域, 对空间物理与空间天气 学的研究需要不同领域的科技工作者的共同关注, 促进其有序、快速地发展. 本专题就“空间物理与 空间天气学”领域中若干前沿的科学问题作了评述, 分别是无碰撞磁重联中的电子动力学、地球磁 尾等离子体片中的高速流、地球内磁层中的高能粒子, 以及电离层和太阳活动的关系. 主要内容介 绍如下. 磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制, 它与空间物 理和空间天气学中的许多爆发现象密切相关, 本专题的第一篇文章讨论了电子动力学行为在无碰 撞磁重联结构形成中的作用, 以及电子在其中的加速机制. 等离子体片中的高速流则是一种经常出 现在磁层剧烈扰动期间的现象. 第二篇文章简单回顾了高速流研究的历史, 介绍高速流的成因及与 极光的关联, 探讨了其与等离子体磁结构的异同及其与背景等离子体的相互作用, 以及高速流在磁 层亚暴过程中的作用. 辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁, 理解这些粒子如何在辐 射带中被加速是空间物理和空间天气学领域的主要挑战之一. 第三篇文章总结了行星际激波在内 磁层激发的超低频(ULF)波对“杀手”电子与能量离子的快速加速的最新进展. 秉含着不同时间尺度 的太阳电磁辐射变化是调制电离层的主要因素, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结 构与演变的基础. 第四篇文章简要地介绍了最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得 的进展. 有关内容供感兴趣的科技工作者参考.     

背景及扰动太阳风的太阳周变化——基本参数及密度参数

在地球轨道附近,日球参数的变化有两种性质不同的太阳周变化。第一类是冕洞周变化,它主要决定着太阳风粒子的质量、动能及热能的输出。在日冕结构寿命最长的年分,太阳风的流密度和动能与内能密度都达到最大值,太阳通过太阳风向日球大量输送质量、动能和热能。第二类是黑子周变化。它主要决定着太阳风的内在特征,尤其是磁场对太阳风的控制作用。在黑子活动极大年,太阳风的磁能与动能密度比、磁压与热压比都增大至极大值,与黑子数成正相关关系。     

地球极区的磁流体力学慢激波

离子在极区电离层被加热和加速以后,逃离地球引力场而形成极风。低能离子通过极风而传送到磁层中,成为磁层粒子的一个重要来源,越来越受到人们的重视。极风的主要成分是H~+、He~+和少量低能的O~+,其中氢离子流量为10~7—5×10~8/厘米~2·秒,氦离子的流量为10~5—10~7/厘米~2·秒。探险号31在极区距地球500—3000公里处测得平行于地磁场的H~+外流速     

突破难关上云霄

地球上有天气,太空中也有天气吗? 答案是当然有了!太空天气是指在太阳系内地球周围的太空环境发生的变化.太空天气包括太阳、太阳风、近地空间以及高层大气中的任何条件和事件.太阳会发生太阳风、太阳耀斑、太阳射电爆发、太阳辐射风暴、太阳高能粒子喷发、日冕物质抛射和太阳黑子爆发等,引起太空天气的变化.银河系中拥有3000 多亿颗恒星,也会发射大量宇宙射线,穿越太阳系和地球,引起太空天气扰动.这时,太阳系、地球周围太空中的磁场、辐射、等离子体和其他物质就会变化,引发太空天气、气候和环境的变化.     

我国日地科学的进展

日地科学是研究太阳的能量、动量和质量如何经过行星际空间、地球磁层、电离层和中性大气而影响地球环境的科学。它有时也称为日地物理、日地关系、日地研究等。日地科学涉及太阳物理、行星际物理、磁层物理、电离层物理、热层及大气物理和化学,以及地球科学的有关领域,它更着重于研究日地系统不同区域之间的相互关联,以及这种关联的因果关系。目前的探测水平使人们更多地侧重于相邻区域之间的耦合过程。 在公元前1500年不迟于商代就已记载了最先看到的太阳黑子。我国史书中丰富的太阳