卫星低频电磁辐射在轨探测研究

利用地球空间探测双星计划探测一号卫星上的磁场波动分析仪的原始数据, 分析了探测一号卫星在轨电磁辐射的特性. 结果显示卫星的电磁辐射主要集中在30 Hz以下. 在30 Hz以上, 卫星的电磁辐射最多延伸到 190 Hz左右, 而且强度明显减弱. 在 190 Hz以下的卫星电磁辐射具有与卫星姿态相关的长周期变化. 在 190~830 Hz的范围的电磁辐射有不明显的长周期变化特征. 830~3990 Hz范围的电磁辐射没有长周期变化特征. 卫星电磁辐射的长周期变化是由卫星姿态变化造成的. 卫星姿态变化引起卫星太阳方位角变化. 卫星太阳方位角越大, 卫星电磁辐射越大. 卫星太阳方位角从90.6增加到93.6, 低于10 Hz以下的电磁辐射约增大为原来的9倍, 10~190 Hz范围的电磁辐射大约增加到原来的1.6倍. 卫星在＜10和10~190 Hz范围内的电磁辐射强度与卫星太阳方位角的相关系数分别达到0.90和0.91. 卫星在光照情况下的电磁辐射要比卫星在阴影情况下大. 卫星太阳能帆板电流产生的电磁辐射是卫星电磁辐射主要来源, 约占整个卫星电磁辐射的87％(低频段<150 Hz)和94％(高频段>150 Hz). 这些中国首次对卫星电磁辐射的在轨探测结果对于我国未来相关科学和应用卫星的设计方案的优化具有重要的参考价值.     

太空物理学

本文简化介绍了太空物理学的研究内容,研究目的和意义、研究特点,发展趋势和未来研究热点。     

磁尾电流片大尺度南向运动及晨昏方向拍动的观测研究

2001年8月7日23:10UT到8月8日06:10UT期间,Cluster卫星观测到中磁尾电流片一个较为罕见事例.在长达7h的时间间隔内,磁尾电流片一直在向南运动.位于磁尾等离子体片内的Cluster卫星反复穿越电流片,说明电流片在大时间尺度南向运动的过程中伴随着中小时间尺度拍动.我们利用最小方差分析方法(MVA)和多点卫星数据研究了电流片的法向,电流密度和磁场曲率等特性,发现在整个事件中,电流片在扁平电流片和倾斜电流片之间反复转换.在倾斜电流片中等离子体存在着强烈的晨昏方向的水平摆动,导致Cluster卫星在此期间反复穿越倾斜电流片.这个特性与以往观测到的kink不稳定性引起的电流片南北向拍动特性明显不同.电流片的拍动有两种类型:一种是伴随BBF的扁平电流片的南北方向拍动,一种是与BBF无关的倾斜电流片的晨昏方向拍动.所以在本文所研究的事件中电流片的拍动与BBF并没有必然的联系.     

空间物理学中部分关键名词的译法

一、Space空间科学中最有争议的是space的译法。space在英文中有两种基本含义：(1)泛指在广义空间(包括时间和空间)中存在的范围或区域。它既可作为可数名词,也可作为不可数名词用。在一维空间中可译为“距离或间距”等,二维空间中可译为“面积”,三维空间中可译为“空间”,时间上可译为“之间”;(2)特指地球大气层之外的空间,只能作为不可数名词用,经常被译为“太空”或“空间”,有时也被译为“航天”。Space在空间科学中常常译为“空间”,例如space physics译为空间物理。优点是与英文完全对应,缺点是容易与其他意义上的空间相混淆。因为这里空间物理研究的是地球低层大气以外的空间中物理现象,而不是其他空间(例如细胞内的空间)的物理现象。为了区分这两种空间的含义,有很多人建议将这种涉及地球低层大气以外的space翻译成“太空”。笔者认为这是一个比较好的选择。理由有三个：(1)可以与一般广义的空间区分开来;(2)可以较好地反映英文的原意。如果译为“航天”,等于将英文一个表示区域或范围的名词译为一个词义不完全相同的合成词;(3)有利于海峡两岸名词的统一。英文中还有一个合成词outer space,被译为外空或外层空间,其英文原意与space的英文原意几乎完全一样。例如在英国剑桥字典上,关于space和outer space的定义是这样：space是地球大气以外的区域(Space is the area beyond the atmosphere (=air) of the earth); outer space是地球大气以外的宇宙 (Outer space is the universe beyond the earth's atmosphere)。在美国学术出版社科学技术字典(Academic Press,Dictionary of Science and Technology)上,space在天文学上有两层意思：(1) 在所有方向的三维扩展,可以是有限的,也可以是无限的。所有物质在其中存在,所有现象在其中发生(the three-dimensional expanse in which all matter is located and all events take place,extending in all directions and variously described as extending indefinitely or as finite but immeasurably large.)。(2)即外层空间,这种扩展在地球大气层外的那部分,这也是它在许多像太空技术、航天飞机、飞船等合成词里的意思(also,outer space,the portion of this expanse lying beyond the earth's atmosphere;this is the sense of the term space as it is used in compounds such as space technology,space shuttle,spacecraft,and so on.)。所以space和outer space两者几乎同一个意思。但我们美国同行告诉我们outer space在语气上有一种离地球较远的感觉。根据以上所述,在即将出版的Introduction to space physics中文版一书中,我们对前面附有限定词的space仍按照它的第一种含义译为“空间”,如电荷的空间分布,行星际空间等。对于不带限定词的,表示外层空间的space,一律译为“太空”。如太空物理学,太空等离子体物理等。结果表明这种译法能够较为准确地表达出英文原意。二、Bow Shock在空间物理学中,还有一个争议较大的英文词就是地球磁层中bow shock一词。这个词现在常常译为“弓激波”。可是英文bow一词既有“弓”的意思(这时读[bou]),又有“舷”的意思(这时读[bau]),根据英文的原意,bow shock应该译为“舷激波”。这一点在国际学术报告会上很容易得到证实,都将bow读成[bau]。以上是从英文原文来谈bow shock的命名问题。但是从科学上来讲,磁层向日面激波形状既不像“弓”这样一维结构,也不像舷这样二维结构,而是一个三维立体结构。所以有人建议用“锅盖”来描述这个立体结构,把这个激波叫做“锅盖激波”。但锅盖这个词实在太俗,而且同英文不能对应。所以还是叫作“舷激波”为好。     

空间物理学中部分关键名词的译法

一、Ｓｐａｃｅ空间科学中最有争议的是ｓｐａｃｅ的译法。ｓｐａｃｅ在英文中有两种基本含义 :( 1)泛指在广义空间 (包括时间和空间 )中存在的范围或区域。它既可作为可数名词 ,也可作为不可数名词用。在一维空间中可译为“距离或间距”等 ,二维空间中可译为“面积” ,三维空间中可译为“空间” ,时间上可译为“之间” ;( 2 )特指地球大气层之外的空间 ,只能作为不可数名词用 ,经常被译为“太空”或“空间” ,有时也被译为“航天”。Ｓｐａｃｅ在空间科学中常常译为“空间” ,例如ｓｐａｃｅｐｈｙｓｉｃｓ译为空间物理。优点是与英文完全…     

TC-2/中性原子成像仪观测到等离子体片纵向振荡

2005年8月24日磁暴期间(Dst = -219 nT ), TC-2卫星上的中性原子成像仪(NUADU)观测到了绕近地等离子体片区磁力线作螺旋运动的全空间4π立体角离子通量分布. 在TC-2卫星历时34 min的多次穿越等离子体片过程中, 多个能量离子束事件均具有绕磁力线呈现两个对称环状离子通量分布特征. 在每一次穿越等离子体片过程中低频波探测器(LFEW/TC-2)都探测到了频率略高于低混杂波摸的哨声波摸合声的增强. 比较离子投掷角分布与磁场, 我们发现场向能量离子通量增强总伴随有等离子体片磁力线的尾向拉伸; 垂直磁力线方向的能量离子通量增强却伴随有等离子体片磁力线的地向压缩, 并出现总磁场强度的峰值. 由于平行和垂直磁力线的离子通量增强是间歇性地交替出现, 探测数据揭示了一种近地等离子体片磁力线的纵向振荡(磁力线的尾向拉伸和地向收缩)过程, 这有助于在近地等离子体片区域形成离子与场的相互作用区, 从而触发磁暴期间的连续极光亚暴.