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.     

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...     

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 .     

日本日地物理学研究活动与计划

这是一个有关日本的日地物理学(STP)研究活动的贡献和将来计划的报告。此报告曾在1982年5月在加拿大首都渥太华召开的日地物理讨论会上宣读过。回顾过去,我们参加国际磁层研究(IMS)计划和太阳峰活动。在IMS期间发射了EXOS-A、EXOS-B和ISSb三颗磁层——电离层探测卫星。我们希望它们对了解磁层做出较大的贡献。在1981年发射的ASTRO-A卫星,它的任务是对太阳耀斑进行X-射线照象,以便得到若干个有趣的耀斑事件的图片。     

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     

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     

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。     

空间技术的现状及其发展

空间技术的现状及其发展中国科学院空间科学与应用研究中心博士后马振国１前言空间技术是５０年代以来迅速发展起来的新兴科研、开发与应用一体化领域，其科学体系是空间物理、地球物理、大气物理等学科的交叉与溶合，研究对象是日层—磁层—电离层—大气层空间耦合系统，...     

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.     

人类首次观测到“行星际激波”

<正>近日,美国宇航局(NASA)的一组航天器终于观测到了科学家搜寻多年的一个现象:行星际激波。据了解,NASA通过"磁层多尺度任务"项目(MMS)观测地球周围的磁环境。该项目依靠4枚相同的航天器合作绘制正在发生的空间现象。在该项研究中,科学家剖析了2018年1月在磁场中发生的这个特别有趣的现象——行星际激波,即不断从太阳流出的带电     

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。     

苏联第三个宇宙火箭

1959年10月4日,苏联成功地发射了第三个宇宙火箭。发射的目的是为了解决一系列研究宇宙空間的問題,其中最重要的是取得月球表面的照片。取得由于月球的运轉特点而在地球上完全看不到的月球背面的照片,以及取得由于在地球上角度过小而不能进行精确研究的可見面的照片,是具有特殊科学价值的。为了詳細研究宇宙空間和取得月球的照片,苏联創造了一个自动行星际站,并用多級火箭把它发射到了环繞月球的軌道。根据准确的計算,自动行星际站在离月球几千公里的地方通过;同时由于月球的引力,改变了它的方向,使它飞上便于摄取月球背面的照片和便于向地球传送所取得的科学情报的运行軌道。发射第三个宇宙火箭和把自动行星际站送上預定的軌道,需要解决許許多多新的、非常复杂的科学和     

第36届世界空间科学大会报告内容

总报告概述大会收到从各个国家寄来的3700多篇论文摘要。按摘要数的多少,各个研究委员会的摘要数为:地球和行星大气(包括参考大气)的空间研究委员会724篇;太阳系空间等离子体(包括行星际磁层)委员会706篇;空间天体物理委员会683篇;气象和气候的空间研究委员会384篇;空间生命科学委员会370篇;太阳系的日月系统、行星和小物体的空间研究委员会354篇;各科学小组共354篇;空间基础物理委员会93篇以及空间材料科学委员会43篇。科学程序委员会将这些摘要中的2249篇安排为口头报告,另外1461篇安排为张贴。它们分别为摘要总数的60.6%和39.4%。从接收…     

不同行星际条件下磁层顶区的磁场位形

用二维可压缩MHD方法,模拟研究了不同行星际磁场(IMF)条件下背阳侧磁层顶的瞬时重联.在此基础上,提出了3个新的全球磁层顶重联结构模式.主要结果如下:1.IMF具有北向分量(B_(Iz)>0):不论IMF x分量是太阳向(B_(Ix)>0)还是尾向(B_(Ix)<0),在南北半球靠近极隙区的背阳侧磁层顶,各存在着一个磁场重联区.IMF和地球磁场在此区发生重联,形成x中性线.在x中性线尾侧,重联的磁力线都是张开的,两端都不与地球联接;在x中性线的地球向一侧,极隙区的地球磁场与IMF重联,在向阳     

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。     

中、东欧国家行星地球物理委员会近期研究趋势

从1991年开始该委员会成为对所有学术机构开放的区域性非政府组织.其主要任务是合作研究行星地球物理过程和现象.最重要的问题是在地球的磁层、电离层、大气层、水圈和岩石圈及其相互作用,太阳活动及其它因素的影响,我们行星的物理性质、形状和动力学方面的研究工作中加强协作.此外,规定要完善     

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     

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     

准稳态磁层晨-昏不对称性的模拟研究

基于一个新的全球三维磁层模型, 系统地研究了地球磁层在准稳态情况下的近磁尾晨、昏侧磁鞘区位形及粒子密度、粒子尾向通量密度等的不对称性问题. 结果表明, 磁鞘厚度的晨-昏不对称性是行星际磁场螺旋线位形所造成的固有现象, 是晨-昏侧不同的激波条件产生的结果, 而晨-昏侧粒子密度与粒子通量密度的不对称性主要是晨-昏侧磁鞘厚度的不同所致, 受磁层顶磁重联的影响不显著. 还研究了日下点磁层顶等离子体“减压层”(PDL)对磁层晨-昏不对称性的影响, 认为其可使昏侧粒子总通量略高于晨侧.