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     

日地空间环境的监测和预报

日地空间环境的监测和预报中国科学院院士中国科学院空间科学与应用研究中心研究员刘振兴１日地空间环境及其对人类的影响日地空间环境包括太阳上层大气、日地行星际、地球磁层、电离层和高中层大气。其中，地球磁层、电离层和高中层大气称为地球空间环境。随着空间技术的...     

地“冕”

将来的宇宙航线许多人想象星际空间是某种绝对真空。其实并不如此。星际空间充满了物质的介质,虽然十分稀疏。全面地研究地球大气最高层和星际空间物质的性质,是现代天文学和地球物理学最迫切的任务之一。不久的将来的星际航行的航线要通过紧接着地面的宇宙空间的部分。同样的,对航空来说,熟悉地球周围的空气海洋的所有性质是十分必要的,对宇宙航行来说,了     

太阳耀斑中的快速涨落现象

太阳耀斑是太阳物理、空间物理和地球物理共同研究的对象,它在短暂时间内释放巨大的能量,对星际空间以及地球周围环境产生很大的影响,因此太阳耀斑研究不但对了解太阳能量发射机制有帮助,对人类生活环境变化的了解也有现实意义。本期《太阳耀斑中的快速涨落现象》对太阳耀斑中各种辐射的快速涨落的观测和理论研究作了综述。     

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.     

太阳在银河系中所处的环境

太阳带着太阳系天体在银河系的星际空间中穿行,一团团的星际介质不断地吹过我们整个太阳系,它们与太阳风相互作用,对包括地球在内的太阳系天体所处的环境产生影响,而太阳风起着“保护”太阳系内层行星免受我们在银河系中所处环境某些变化影响的作用。     

亚暴的卫星观测及其与SWMF模型的比较研究

利用密西根大学空间环境模拟中心的SWMF (space weather modeling framework)模型对亚暴事件首次进行预测模拟, 并结合Geotail和Cluster卫星数据对模拟结果进行了验证. 该亚暴事件发生在2004年9月28日22:08 UT时刻, 由美国宇航局IMAGE卫星极光观测仪器记录. SWMF能够有效地耦合磁层、内磁层和电离层区域, 由太阳风行星际磁场驱动. 研究表明, SWMF模型能较好地预测亚暴期间磁尾磁场和电离层电流大尺度的变化, 太阳风行星际磁场参数从ACE卫星到模型外边界的时间延迟方法的准确性对模型结果有较大影响, 最后对亚暴的触发机制进行了讨论并指出模型需要改进之处 .     

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.     

行星际激波能量与电离层暴的相关研究

电离层会受到外部能源的扰动,与扫过地球的行星际激波相伴随的电离层暴便是一个明显的例子。由于从行星际到电离层的一系列耦合过程十分复杂,究竟电离层暴参量与相应激波的参量之间存在何种联系,至今尚缺乏认识.为了探讨这一问题,本文分析了1966～1976这11年间卫星在地球轨道附近探测到的行星际激波的资料和同期满洲里的电离层f_0F_2资料,新的结果表明,伴随行星际激波发生的电离层暴均具有相似的形态,其变化幅度与相应激波前后的动能密度跃变正相关,而激波所携带的行星际磁场的方向对此相关关系起着调制作用。     

耀斑引起的激波在大日心距离处的传播

目前行星际激波的研究大多集中在距太阳1AU的空间范围,对于大日心距离(2—3AU以远)激波的研究尚停留在实验研究阶段,尚缺乏理论上的研究。根据大量的空间观测事实,我们初步认为行星际空间可以划分为具有不同动力学过程的三个区域:(1)近太阳空间——压缩-减速区。激波以大约2000公里/秒的高速进入太阳近空,声马赫数M》1,由     

电离层与太阳活动性关系

秉含着不同时间尺度的太阳电磁辐射变化无疑会调制电离层. 作为电离层物理的核心 问题之一, 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. 本文简要地综 述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, 涉及的内容包括: (1) 在太阳 辐射的观测与太阳活动指数方面, 以电离层研究的视角评述了太阳活动指数存在的问题, 统 计证实了太阳活动指数与EUV 辐射通量间的非线性关系, 以及改进太阳活动指数的一些努 力; (2) 阐述了在不同高度电离层的太阳活动性依赖性的工作进展, 特别是最近的统计研究发 现, 随着太阳EUV 辐射通量变化, 电离层电子密度变化趋势与所在纬度、季节、地方时和高 度有关, 可区分为准线性、放大和饱和3 种类型, 取决于不同的主控物理过程; (3) 太阳活动 历史序列和23/24 太阳活动周极低展示出太阳活动性存在极端现象, 讨论了太阳辐射极端条 件下的电离层状态; (4) 在电离层的耀斑响应方面, 对全球观测数据的分析研究揭示出耀斑期 间电离层响应与一些太阳参数的统计关系, 特别是修正了以往关于电离层响应与天顶角无关 的错误论断. 利用电离层模式成功模拟了耀斑期间电离层响应的季节、地方时变化和高度差 异等的观测特征. 以上相关工作有助于理解电离层的基本过程, 并为电离层建模、预报和相 关工程应用提供指导.     

一门新兴的边缘学科——日地物理学

一、日地物理学以及它的研究对象太阳和地球是与我们人类关系最密切的两个天体。研究太阳活动对地球影响的学科就叫做日地物理学,有时也叫做日地关系。这门学科是太阳物理学与地球物理学以及其它学科交叉渗透而形成的一门新的边缘学科。要准确地确定它的“生日”是很困难的。但可以肯定地说它诞生于国际地球物理年(IGY)以后。日地物理学的主要研究对象是:太阳微粒流和电磁发射的变化量;太阳上发射源的物理过程以及它们     

太阳风暴威胁导航卫星

<正>今年是第25个太阳周期中最活跃的一个阶段,地球或将面临强大太阳风暴的袭击,全球定位系统等轨道卫星将遭受严重威胁。太阳周期是太阳磁场活动的规律性现象,将会导致地球电离层环境出现改变,电离层受到干扰。众所周知,全球定位系统的信号依赖空间传输,而混乱的空间电磁环境可能导致导航信号出现严重问题。当前运行在轨道上的人造卫星应用技术还未经历过太     

太阳爆发的结构和机制研讨会在南京成功召开

正太阳爆发活动是指太阳大气中磁场的剧烈变化引起的各类等离子体加热、加速和辐射增强现象,主要表现形式为日冕物质抛射和太阳耀斑,前者可抛射出巨量的磁化等离子体至行星际空间;后者可在短时间内释放出大量的高能粒子与辐射.它们是导致日地空间灾害性天气事件的重要源头.太阳爆发的研究涉及到多个重要的科学问题,包括磁     

铀铅法测定安徽亳县球粒陨石的年龄

从星际空间坠落入地球表面的陨石是研究原始太阳星云的形成和演化的难得样品。在近20年内发展迅速的陨石学已成为探索宇宙空间的有力武器。 本文介绍用铀铅法测定安徽毫县陨石的形成年龄,其结果表明它与地球的年龄一样。     

太阳地震学

太阳地震学是近年来天文学和地球物理学衔接领域非常活跃的研究方向,借助观测到的全球性振荡来研究太阳内部结构与用地震学方法研究地球内部结构有许多相似之处。迄今为止已有的实验资料包括测量得到的太阳固有振动的数千个频率数据,根据观测到的振动频率复原太阳内部结构的地震学模型解太阳地震学的反演问题已提到议事日程。现在已得到带有太阳内部分异旋转分布信息的振动频率旋转分裂方面的首批可靠的观测资料。     

非均匀等离子体中磁流体力学间断的稳定性

在地球磁层、行星际空间以及星际空间中,存在着许多磁流体力学间断结构,例如磁层顶、行星际磁场的扇形边界、I型彗尾的边界、日球层顶等。很多作者已对这些磁流体力学间断的稳定性作过大量研究。在这些研究中,或者将定态场视为分区均匀的,或者考虑了过渡区或边界层中基态物理量在间断面法线方向上变化,这些假设都是对真实空间环境的一种     

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.     

耀斑引起的行星际激波传播特征的三维益面

在日地关系的研究中,耀斑引起的行星际激波(以下简称耀斑-激波)在日地空间的传播是人们十分关注的课题之一。多年来由于空间飞船测量局限在黄道面附近,诸如激波的形状、传播的方向特征和减速等基本问题是了解得很不够的。然而这些问题对于研究太阳耀斑活动事件,对地球物理环境的变化却具有头等的重要性。本世纪七十年代中期由于行星际闪烁技术的发展,人们开始尝试利用这种IPS观测来研究黄道面以外空间耀斑-激波的传播特性。Pinter     

漂移理论解释F_2层异常的可能性

电离层状态与无线电通讯密切相关,因此,电离层物理学就成为近代地球物理学发展极为迅速的学科之一。然而值得注意的是,直到目前为丘,电离层物理学工作者尚无法解释电离层主要区域(F_2层)的运动特性。1931年,Chapman提出了电离层形成理论。这个理论基本上可以解释E层和F_1层的主要性质,但与F_2层却有较大的偏离,这就是所谓“F_2层异常”。为了揭示这一电离层空间物理过程的实质,许多工作者作了很多努力,提出了各种假说和理论,其中的绝