带电粒子在偶极磁场中的运动区域及其模型实验

带电粒子在电磁场中的运动对研究空间物理现象是非常有意义的。最近辐射带的发现更引起了人们对这个问题的重视。近来我们也开始进行了这方面的工作,并着重讨论带电粒子在偶极磁场中的运动区域,以及在扰动磁场作用下,这些运动区域所产生的相应变化。本实验是利用在磁场中的辉光放电实验作的,     

“朱诺”升空

“朱诺”预计用一年时间在木星大椭圆极轨道上的辐射带内环绕，这比此前任何一个空间探测器都要靠近木星，为的是知道这个巨大的行星有多少水，什么引发了其如此强大的磁场，以及在其浓厚炙热的空气下有没有一个固体内核。     

自然信息

美国宇航局已拟定探测木星的“伽利略计划”,打算在1984年发射探测木星的宇宙飞船“伽利略号”。“伽利略计划”的目的是收集木星的大气层、磁场以及木星的卫星和辐射带的科学数据。飞船计划在1984年     

内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速

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 加速是空间物理学的主要挑战之一. 本文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. 甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电 子加速的主要机制之一, 这是因为电子回旋共振容易在VLF 波频率范围内发生. 最近, 运用4 颗Cluster 卫星的观测, 发现在行星际激波作用于地球磁层之后, 辐射带中的能量电子几乎立 即被加速, 并且加速过程持续数小时. 传统的加速机制是基于VLF 波粒相互作用加速电子至 相对论能量, 时间尺度长达数天, 因而无法解释我们的观测. 进一步发现行星际激波或太阳 风压强脉冲, 与更加小的动压变化, 对辐射带动力学起到无法忽视的作用. 行星际激波与地 球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象, 包括能量粒子加速. 由行星际激波作用 引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3 个组成部分: (1) 由与激波相关的磁场剧烈压 缩引起的初始绝热加速; (2) 与不同L 壳层被激发的极向模ULF 波造成漂移-共振加速; (3) 与 ULF 波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速. 粒子最终会获得净加速, 因为它们在上半个 周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量. 本文得到的结果对理解在地球Van Allen 辐 射带中的能量粒子加速有了新的认识, 同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作 用, 例如水星、木星、土星、天王星和海王星, 以及其他有磁场存在的天体.     

发现地球辐射带

正范艾伦辐射带在1958年被发现至今已60载,科学家仍然在不断发现它的神秘特征。科罗拉多大学博尔德分校大气和空间物理实验室主任丹尼尔·贝克(Daniel Baker),莫斯科国立罗蒙诺索夫大学的斯科别利岑核物理研究所所长米哈伊尔·帕纳修克(Mikhail Panasyuk)共同撰文纪念范艾伦辐射带发现60周年。     

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,     

外辐射带不同能量的相对论电子在磁暴期间的变化特征

磁暴期间外辐射带相对论电子环境是当前空间物理学和空间天气学研究的一个热点.磁暴以后外辐射带相对论电子通量既可能增强,也可能减少,这给辐射带环境的预报带来了困难.该研究基于SAMPEX(Solar,Anomalous,and Magnetospheric Particle Explorer)和POES(Polar Orbiting Environmental Satellites)卫星的观测数据,选取了1992年7月至2004年6月期间的84个孤立磁暴,分别研究了0.3~2.5和2.5~14 Me V电子通量在磁暴期间的变化.结果表明,这两个能段的相对论电子在磁暴期间的变化经常有明显的差别.随着电子能量的增高(减小),磁暴恢复相期间观测到电子通量比暴前减少(增强)的可能性明显增大.对于0.3~2.5Me V的电子,在约为82%的孤立磁暴的恢复相期间电子通量增强,而仅有3%的磁暴使电子通量减少;对于2.5~14 Me V电子,仅在37%的孤立磁暴中观测到通量增加,而却有45%的磁暴使电子通量减少.不同能量的相对论电子在磁暴期间通量变化的这种不同特征,是由于其加速和损失过程的差别所导致的.本文的研究结果表明,对外辐射带相对论电子环境应该按不同能段进行建模和预报.0.3~2.5 Me V的电子是外辐射带高能电子的主体,揭示其暴时变化规律对认识和预报外辐射带环境极为重要.     

1960年度列宁科学技术奖金

4月21日,苏联部长会议列宁奖金委员会颁发了1960年度列宁奖金,其中在科学和技术方面得奖人的姓名及贡献如下:在科学方面1.C.H.维尔诺夫通讯院士、A.E.丘达科夫(苏联科学院列别杰夫物理研究所工作人员)、H.B.普什科夫(苏联科学院地磁、电离层及无线电波研究所所长)、Ш.Ш.多尔吉诺夫(该研究所地磁实验室主任)——地球外辐射带的发现和研究,以及地球、月球磁场的研究。     

中国地球物理学会1963年学术年会

中国地球物理学会1963年学术年会于今年9月16—21日在北京举行。会上首先听取了国家科学技术委员会武衡副主任的报告和中国地球物理学会工作委员会翁文波副主任委员的会务报告。并由赵九章、翁文波、曾融生等分别作了“关于太阳风、外空磁场、低能带电粒子探测之进展”、“地球科学中有关原子核性质的     

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.     

吉林陨石的磁性研究

根据岩石磁学的物理原理,岩石的热剩余磁化强度具有稳定性、独立性、可加性以及在弱磁场中磁化强度和外加磁场成正比等特点,因此可以通过考查火成岩的磁性求得该岩石生成时期的地磁场,通常称这种磁场为原始磁场或古磁场。同样,考查陨石的磁性,也可以求得陨石母体形成时期的原始磁场强度,从而为研究天体磁学、太阳系行星际空间磁场的演化提供必要的线索。     

运动无力场中的等离子体状况

在太阳活动区以及磁层和某些等离子体彗星中的磁场位形大多是无力场。无力场在太阳物理和空间物理中是常遇到的。我们经常通过无力场模型对客体进行理论分析和处理,然后与观测的结果进行比较。Gold和Hoyle最早提出太阳黑子磁场中的磁力线的扭绞特性。以后,人们用静力学的关系定量地计算了磁场与扭转过程的关系;开始是势场的磁场位形通     

地磁及相关现象

在天体磁学中,地球磁场发现得最早,同人类关系最为密切,积累的资料也最为丰富,近年来,由于空间科学技术的迅猛发展,现代地磁学的研究也日趋活跃起来了,譬如与电磁学密切有关的高空辐射带、高空环形电流、极光和磁暴等都是当今科学家们所感兴趣的研究课题。     

光纤中的法拉第旋转

光纤或嵌入光纤器件在磁场中的法拉第旋转问题,可用耦合波理论得到解决。处于磁场中的介质,如其磁化强度矢量与磁场一致,并指向z方向,则其介电常数δ应用二阶并矢张量     

恒星大气磁流静平衡结构

在太阳大气可见层中观测到的长寿命结构绝大多数与磁场的某些空间不均匀性有关,故寻找磁流静平衡方程分析解或数值解,以解释宁静日珥、日冕环和宁静区磁场的研究一向受到重视。然而,太阳与恒星大气中磁流静平衡场的结构是复杂的。目前已找到的解尚不能对它     

耀斑-激波在日球子午面内的传播特征

一、引言 近太阳空间,同耀斑一类日冕瞬变过程相联系的高速等离子体物质和背景介质之间是否存在重要的动力学相互作用过程,是了解日地系统能量传输过程的关键问题之一,具有初边值的意义,该问题于70年代中期提出,由于空间观测的局限,一直进展甚微,近几年来,我国一些研究工作发现,耀斑-激波在于午面内的传播,将由于双极冕洞磁场位形(近太阳为盔形)     

磁场湍动重联的新模型

磁场重联是等离子体中的一种重要的基本现象,它能引起磁场拓扑形态的突然改变,导致磁能的迅速转化和剧烈释放,是当前天体和空间等离子体物理学重大的前沿课题.现已发现的磁场重联类型有准定常重联和瞬时局地重联.这些磁场重联过程都需要电流片内有相当强的反常电阻;磁场重联的结果将形成大尺度的磁岛和涡旋.然而,二维磁流体力学(MHD)湍流中存在大量的小尺度的涡旋和磁岛.什么样的重联会产生小尺度结构?有没     

电子束通过磁化等离子体辐射光

自由电子通过慢波结构时,原则上可以产生光频辐射,例如Smith-Purcen效应,但是,这并没有实用价值,这是由于它要求电子束紧贴光栅表面通过时方有高耦合率,从而效率很低或要求电子束通过高折射率介质(Cerenkov效应)从而使介质损伤。为克服上述困难,可以考虑电子束通过等离子体,这就要求等离子体对电磁波的折射率大于1,有外加磁场的磁化等离子体可以满足这个要求。     

开放合作 共享太空

正中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团与联合国外层空间事务办公室2018年5月28日在维也纳共同举办中国空间站国际合作机会公告发布仪式,正式开启中国空间站国际合作。这是历史上此类项目首次向所有联合国会员国开放。中国空间站向世界打开合作大门,展现了中国开放、和平、共赢的外空国际合作理念,为今后世界各国在空间探索领域的实     

空间介质充放电研究现状及展望

空间环境与航天器介质材料相互作用引起的介质充放电现象是威胁航天器安全运行的重要因素之一.尤其是随着航天器工作电压的提高,该问题尤为突出,严重制约了高电压、大功率航天器的发展.本文综述了国内外空间介质充放电领域的研究现状、存在的问题及未来发展.首先,介绍了空间介质充放电现象及其危害,当前我国航天器发展对空间介质的工程需求;分析了空间介质充放电发展历程及新时期深空探测、国际空间站的发展对空间介质的新要求和挑战.其次,从介质充放电机理、放电抑制措施、数值计算和计算机仿真等方面,总结了介质表面充放电和介质深层充放电的研究现状和存在问题.再次,介绍了空间介质充放电试验与材料特性的研究热点问题.包括:电子辐射下表面电位衰减与材料特性;电子辐射下介质内部空间电荷原位测量与材料特性;电子辐射下介质真空沿面闪络特性.最后,结合当前研究中存在的问题,展望了空间介质带电领域亟需解决的科学问题.