空间物理和空间天气学

空间物理学是随着20世纪50年代人类进入太空而发展起来的一门与相邻学科紧密交叉、与太空技术相互促进的前沿基础学科.它主要研究发生在太阳大气、行星际和地球空间(包括磁层、电离     

等离子体片中高速流相关问题研究综述

等离子体片中的高速流自从被提出以来, 由于其经常出现在磁层剧烈扰动期间而备受 重视, 然而有关其形成机制和在磁层扰动过程中的作用, 特别是在整个磁层对流中的作用以及 磁层亚暴触发过程中的作用并不十分清楚. 本文简单回顾了高速流研究的历史, 介绍了高速流 的成因以及与极光的关联, 探讨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, 讨论了现有对高速流在磁层亚暴过程中作用的认识以及存在的问题, 并提出了高速流研究中 应当关注的几个关键科学问题.     

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。     

磁流体力学旋转间断的稳定性

磁层顶结构可以分为切向间断和旋转间断两种类型。很多作者已详细地讨论了磁层顶切向间断的结构和稳定性;而对已被卫星观测到的磁层顶旋转间断的结构及其稳定性问题,理论上还了解得很少。旋转间断与白日侧磁层顶处重联位形以及尾部磁层顶中能量输运过程密切相关。太阳风等离子体可以通过磁层顶旋转间断直接进入磁层,旋转间断中的     

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.     

火星磁层中内禀磁场对O+离子分布的影响

目前对火星磁层的观测仅是在某些特定情况下和特殊位置的观测,并无系统的数据;在理论研究方面,仅对火星磁层顶位形进行过一些探讨.火星磁层的结构、磁矩的大小(即内禀磁场)及其在火星磁层中的动力学作用问题,仍然是有争论的,有待于进一步系统地观测分析和理论研究来确定.观测结果还表明,氧离子是火星磁尾重要的离子成分,其通量密度典型值为 2.5 ×10~7cm~(-2)·s~(-1).     

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.     

不同高度处极尖区位置对地磁偶极倾角的依赖程度

由于太阳风与地球磁层相互作用以及地磁偶极倾角的存在,地球磁层极尖区的位置在不断变化.这种变化不仅与太阳风参数的扰动变化有关,而且与地磁偶极轴运动状态有关.关于极尖区位置对地磁偶极倾角的依赖程度问题,已有不同的作者根据不同     

物理学的新疆域——生物学

从事物理学研究并涉及生物学边缘的人，对物理学原理与生物现象之间的相互影响有了初步的概念。应该说，对生命的研究应被视为现代物理学中令人激动的、同时也是真实存在的一部分。[编者按]     

物理三问

物理学非常奇妙.妙在深刻和基本,涉及物质、能量、时间、空间等最深层的基本问题.我从小爱好物理,经常思索一些问题,随着岁月和知识的增长,由表及里,去芜取精,将之归结为物理三问,提出来与读者共同切磋.     

计算生物学

计算生物学(computational biology)是一门典型的交叉学科,涉及的学科包括数学、统计学、化学、物理学、生物学和计算机科学等.就整个学科的内容而论,计算生物学最终是以生命科学中的现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,数学和计算机仅仅是解决问题的工具和手段.     

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     

录像磁带磁层缺陷的研究

一、前言 录像磁带磁层的缺陷可以造成磁带的信号失录:单位时间内失录数目的多少是衡量录像磁带质量好坏的一个重要参数。因此已有不少人采用不同方法对磁带磁层的缺陷进行了研究,探索缺陷形成的各种原因,以便尽量减少磁层的缺陷。主要的方法有:用光学显微镜、扫描电子显微镜直接观察磁层的缺陷和从录像磁带失录信号的波形去分析磁层的缺陷等。     

地球磁尾非绝热离子抗磁漂移不稳定性

磁层亚暴是日地物理多年来研究的基本问题之一,对它解释得最成功的是磁场重联理论。重联理论的前提是假设磁尾中性片中存在反常电阻(η_α～10~4Q·m),该反常电阻的起因至今仍是磁层物理尚未解决的一个难题。     

L1_0-FePt(001)/A1-FePt双层交换弹簧的磁性

在加热到400℃的MgO(001)单晶基片上,用磁控溅射法沉积30 nm厚A1相FePt软磁薄膜,在T_a=[400℃,700℃]温度范围进行6 h热处理,使其发生不同程度的A1→L1_0转变.以此作为硬磁层,在100℃继续生长不同厚度的A1相FeP t,得到具有(001)织构的L1_0/A1-Fe Pt双层磁性交换弹簧.T_a≤600℃,硬磁层的覆盖率保持100%,但晶粒尺寸有差别.T_a=500℃和600℃,硬磁层的有序度分别为0.61和0.84,层中L1_0相与A1相共存,两相间的交换作用使薄膜出现垂直磁晶各向异性,磁化曲线呈方形.矫顽力在T_a=500℃时接近5 kOe.用T_a=500℃和600℃的硬磁层做成L1_0(001)/A1-Fe Pt双层薄膜,在软磁层厚度为20 nm时,磁化曲线仍然保持方形,而软磁层厚度增加到30 nm,反磁化曲线分成软磁层反转和硬磁层反转两个阶段,表明层间交换作用长度都在20 nmlex30 nm范围,是理想L1_0/A1-FePt交换弹性体系的2倍以上.经过分析认为,出现这种现象的原因在于硬磁层中L1_0相与A1相共存,降低了有效单轴磁晶各向异性能密度.这为根据需要设计磁性弹簧的性质提供了方便.     

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     

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     

宇宙线和物理学的根本问题

这里的二篇文章,都是讲的物理学前沿。《宇宙线和物理学的根本问题》是海森堡(W.Heisenberg)去世前最后的一次讲演。海森堡的一些基本观点,在其他文章如“什么是基本粒子”中,已为人所熟知,但是在本文中表达得最清楚。两年前,本刊选载过韦斯可夫(V.F.Weisskopf)的《科学的前沿》。现在,他在《当代物理学的前沿》中又概述了近年来的新发现及新见解,并描述了无序、表面、非线性等学科的生长点,较全面地介绍了物理学的现状。     

恒星的年龄是怎样确定的

恒星年龄,是恒星物理学中一个十分重要的问题,这个问题是否能够得到很好的解决,涉及到天文学中很多其他的重要问题。小到为了确定外星行星的年龄,大到宇宙的年龄,都与恒星的年龄直接有关。本文将简要地介绍目前在天文学中究竟有哪些方法可以用来推断和估计恒星的年龄,以及这些方法都还存在着哪些问题影响恒星年龄估值的准确性。     

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,