太阳——地球物理学和它的未来

太阳—地球物理学是从研究太阳对大气层的电磁辐射和粒子辐射作用以及研究地球磁场而发展起来的。太阳—地球物理学最初研究电离层、磁暴、极光和太阳的闪光。目前,太阳—地球物理学包括许多发生在太阳大气中的现象,导致物质和能量经行星际空间向地球转移的复杂过程。众所周知,在电离层变化的各种类型与在行星际空间中太阳的起源过程是紧密相关的。类似的依赖关系表现在地球上的天气条件的变化。可惜,太阳—地球物理学不包括气象学。然而,人们还是研     

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...     

地球冰河周期成因的传统说法被推翻--都是太阳惹的祸

据英国《新科学家》杂志报道,地球发展史已经证实,地球每10万年就要进入一个冰河时期,虽然这是人类居住的这个星球最剧烈的气候变化,但迄今为止没有任何人能够解释清楚引起这一无情周期的原因到底是什么。最近美国科学家对此提出了一个全新的观点,认为地球每10万年进入一个冰河周期实际上是由于太阳磁活动的波动起伏。关于地球进入冰河周期的原因,传统的解释就是被称为米兰柯维奇周期的理论。这一理论认为,地球重大气候的变化与地球轴心的方向和倾斜度以及地球轨道离心率的缓慢周期性变化有关。就是说,地球轨道对来自太阳的能量有多少能到达地球表面,会起着改变的作用。这一改变。是导致地球冰河周期形成的主要原因。但     

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     

新一轮太阳活动周期到来

美国国家海洋大气局日前宣布,太阳黑子活动显示,新一轮为期11年的太阳活动周期已经到来,新周期内的第一个太阳黑子出现在太阳的北半球。而随着太阳黑子活动加剧,太阳风暴将在未来数年逐年增加,届时,全球的电力系统、军用和民用航空通信、全球定位系统信号,甚至手机和银行自动取款机都可能受到干扰。     

揭开拉普拉斯月球之谜

即使给定月球的形状和大小,其目前的轨道也依然无法解释。但是如果在固化时月球更靠近地球,同时具有一条大偏心率轨道,那么它的形状就好解释了——大约两个世纪前,杰出的数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯Pierre-Simon Laplace)注意到月球的引力有一些不同寻常。80:1的质量之比,使得地球和月球在太阳系中显得很独特,有时甚至被认为是“双行星”。当月球以大约一个月的周期绕地球转动时,地球和月球一起又以一年的周期绕太阳转动。这两条轨道都具有一定的椭率,同时月球轨道相对于地球绕太阳的轨道还有几度的倾角。这是所谓的“引力三体问题”的典…     

月球诞生前地球的一天只有4h

研究人员认为，约45亿年前有一颗体积与火星相差无几的天体撞击地球，并导致地球轨道上出现无数的撞击碎片，当时这些碎片在地球周围形成了一个石质的空间环境，并最终形成了地球的天然卫星—月球。     

GPS气象学应用进展及其监测实例分析

全球定位系统 (GPS)作为一种卫星导航和定位系统 ,如今已被广泛应用于气象学以及电离层研究 .由于GPS台站数量多、分布广和全天候观测 ,可以同时观测四颗以上卫星 ,得到四个以上的电离层下点处的垂直TEC(totalelec troncontent)等优点 .本文在启用GPS监测太阳耀斑爆发时电离层TEC变化的相关性及其电离层响应 .     

从太阳活动看日地关系

近年来,一些气象、地理和地球物理学科的研究结果都肯定地指出太阳活动和这些学科中某些现象的关系,例如:太阳活动的周期和长期气候变化的可能统计联系;太阳局部爆发和地球大气电离层骚扰、磁暴的某些联系等。1961年以前,人类一直生活在地球大气帷幕的保护之下,并未感受到太     

高阶电离层延迟对GPS坐标时间序列的影响分析

基于高阶电离层延迟改正模型,确定了不同阶次电离层延迟对双频GPS载波信号的影响量,并根据国际地球自转与参考系统服务(international earth rotation and reference systems service,IERS)协议2010推荐的最新模型,对全球均匀分布的109个国际GNSS服务(international GNSS service,IGS)跟踪站1999~2003年的全球定位系统(global positioning system,GPS)数据重新进行了精密处理,量化了高阶电离层延迟对全球GPS坐标时间序列的贡献.研究结果表明,高阶电离层延迟改正会造成较大的测站速度变化,在赤道附近的测站垂直速度变化最大可达约1 mm a?1;能显著降低赤道附近测站垂直分量及亚洲南部测站南北分量的加权均方根(weighted root mean square,WRMS),最佳改善效果达10%(中国LHAS站南北分量);可有效减小IGS基准站各种不同周期信号的振幅;据此,提出高阶电离层延迟可能是造成中纬测站垂直周年、东西方向半周年及低纬测站垂直半周年运动的主要原因之一.     

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.     

太阳是地球气候的“发动机”？

一项新研究结果暗示,太阳的变动或许有助于提前几十年预测地球上可能出现的极端气候事件。太阳周期为11年,在此期间太阳活动有明显变化,太阳表面的黑子数量有明显增加。太阳周期是由太阳的磁扰动驱动的,它很可能影响地球的天气系统,特别是厄尔尼诺一南方涛动,这是一种主要跟南半球洪水和旱灾有关的周期性气候模式。科学家认为,太阳很可能是地球气候的“发动机”,     

太阳从西边出来——在金星上看太阳

在中国的传统俗语中,每当形容一件断然不可能发生的事情时,人们往往会说:“除非太阳从西边出来”。这句话在人类生活的地球上是千真万确的,太阳绝对不可能从西边升起。但是放到范围更大的宇宙间,就不尽然了,例如在金星上,太阳就是西升东落的。金星是我们地球的“近邻”,它是太阳系行星中距离地球最近的一颗。天文学上将太阳中心到地球中心的平均距离称为“天文单位”,1个天文单位约为1.496亿千米。同时,天文单位又是地球绕太阳公转轨道的半径。而金星轨道的半径为0.723天文单位。由于各大行星的公转轨道几乎都在同一个平面上,所以当地球与金…     

旨在观测太阳活动的“TRACE空间探测器”

今年4月1日,美国航空航天局成功地将"太阳跃迁区与日冕探测器"（乃。TranS女bnR笔向nandO）llu－－nalM）送人太阳观测轨道。这枚新型空间探测器利用紫外光望远镜已拍摄和传回地球首批太阳图像照片,并继续以每20秒拍摄一幅照片对太阳进行全天候观测O加利福尼亚州帕洛阿尔托市     

太阳会异常变亮吗？

虽然30亿年以来，太阳一直保持着稳定的亮度，维系和养育着地球上的生命。但是，我们的太阳会不会突然发生所谓的“超强亮光”而摧毁地球上的所有生命呢？如果我们的太阳出现超强亮光，地球会迅速升温，极光会在每一片天空上波动，电离层会受到破坏，臭氧层也会被摧毁，从太阳发出的致命射线和粒子流将会到达地面并摧毁一切生物，只有那些在深海里受水保护的生物会侥幸逃过此劫。从历史数据看来，我们的太阳似乎没有在过去2000年中经历过超强亮光。地质记录方面的证据也表明，这种超强亮光在我们的太阳上几乎还没有发生过，尽管研究者们还不…     

太阳系各行星的运动参数和物理参数

’L二{水星…金星{地球{,孟月.上6 …,‘,矛八,1亡J月呀月份j.通月月J月里诊‘离太阳最远距离(100万公里)离太阳最近距离(100万公里)离太阳平均距离(100万公里)离太阳平均距离(天文单位)公转周期自转周期轨道速度(公里/秒)自转轴的倾角相对于黄道的轨道倾角轨道偏心率赤道宜径(公里)质t(设地球为1)体积(设地球为1)密度(设水为1)扁率大气的主要成分可观侧表面的平均温度(℃)(子为固体部分.C为云层 部分)表面的大气压(毫巴)表面逃逸速度(公里/秒)表面瓜力(设地球为1)从行星观测的太阳张角已探明的卫星数69。745。9 57.9 0。387 88日 59日 47…     

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。     

2010年人的生活图

全球定位系统 GPS是“全球卫星定位系统”(GLOBE POSITION SYSTEM)的英文缩写。全球定位系统是由一系列卫星组成的,它们24小时提供高精度的世界范围的定位和导航信息。准确地说,它是由24颗沿距离地球12000千米高度的轨道运行的NAVSTAR GPS卫星组成,不停地发送回精确的时间和它们的位置。GPS接收器同时收听3～12颗卫星的信号,从而判断地面上或接近地面的物体的位置,还有它们的移动速度和方向等。     

探测金星的里程

除太阳、月亮之外,金星是天空中肉眼能够看到的最明亮的星,最亮的时候达-4.4等,比天空中最亮的恒星天狼星还亮14倍。金星是太阳系九大行星中距离太阳第二近的行星,也是距离地球最近的行星。我国古代称之为太白星,早上出现在东方时又叫启明星、晓星、明星,傍晚出现在西方时也叫长庚星、黄昏星。金星接受的阳光比地球多了1倍,笼罩金星的厚密云层又将大约75%的阳光反射到空间,使它变得光彩夺目。无论从年龄、体积、形态、密度,还是诞生时的环境上看,金星都与地球非常相似,因此被称为地球的“姐妹星”,人们猜测那里可能出现过生命。     

临近空间生物研究及其天体生物学意义

临近空间指海平面之上20～100 km高度的空间,包括大部分的平流层、整个中间层和少部分热层.临近空间是生物圈-大气圈-电离层的多圈层耦合区,是保护人类和地表生物圈免受太阳风和宇宙辐射侵蚀的重要屏障,上接外层空间,下临各国领空,战略地位突出.临近空间独特的高辐射、低温、干燥、低气压等复杂极端环境条件是实验室无法模拟的,可以类比早期地球的高辐射环境和现代火星的表面环境,使其成为开展地球生物学和天体生物学研究的天然实验室.近年来研究人员相继在临近空间20～41 km高度发现许多微生物,表明临近空间中存在着一个未知的生物圈.随着浮空器技术的进步以及实验载荷和方法的研发,临近空间的生物学研究,特别是在临近空间生物多样性及其环境适应机制等方面取得了一系列新进展.这为更好地认识地球生物圈上边界、生命生存极限、类火星环境生命、生命星际传输、行星保护等天体生物学问题提供了新的突破口.临近空间生物学研究与近地轨道空间中开展的生物实验具有很好的衔接和互补,随着我国将于2022年前后完成中国空间站建造以及"登月探火"等深空探测计划的逐步实施,临近空间生物学研究不仅可以为未来空间站的相关研究提供支撑,而且也将进一步促进我国在天体生物学研究领域的发展.