高层大气建模:从地球到行星

地球和行星的高层大气作为大气圈与空间环境的过渡区,是大气科学和空间科学的交叉研究领域.高层大气理论模式及其数值模拟可以突破实验观测的限制,又能够比理论分析更为全面细致地重现高层大气的各种物理和化学过程,在高层大气的研究中表现出独特的优势,也一直是国际高层大气研究热点之一.虽然地球高层大气和其他行星高层大气存在差异,但它们之间有着密切的联系,因此大多数的行星高层大气理论模式都是以地球高层大气理论模式为基础开发的.本文聚焦于地球和行星高层大气理论模式,对目前国内外主流的地球和行星高层大气理论模式的发展历史及其性能进行了系统介绍.     

搜寻太阳系之外的行星

太阳系是由其中心天体——太阳和绕它公转的地球等行星体组成的天体系统.在太阳系之外,是否还有类似的天体系统?是否还有地球这样适于生命存在乃至高度文明的行星呢?这是我们人类很早就思考和力求探索的问题.然而,直接探测太阳系之外的行星是极其困难的.直到近几十年来,由于现代科学技术的发展和大量的搜寻,才在近几年间接地发现了九颗恒星有行星绕转.     

太阳系行星之最

太阳系的行星们都有自己独特的个性:被厚厚的大气层覆盖着的灼热金星,“躺”着自转的天王星,不久前才被逐出行星之列的冥王星……通过行星探测器的探测,行星的本质越发变得清晰。那么,在太阳系中最热的行星是哪一颗?磁场最强的行星是哪一颗?四季变化最剧烈的行星是哪一颗……如果让包括地球在内的太阳系的行星们如此这般地进行较量,那么,我们的地球在哪些方面能够成为胜者?     

深空探测之前沿科学问题探析

深空探测的驱动力源于人类探索未知的天性,是科学研究的前沿领域之一.自二十世纪六七十年代的月球探测高潮以来,人类的深空探测任务已经实现了对太阳系八大行星等主要天体的探测,获得了大量的科学发现,同时也发现了更多未解之谜.进入21世纪以后,人类深空探测迎来了又一次高潮,参与探测的国家和探测任务的数量都有了巨大提升,技术的发展也提高了探测的成功率.从太阳系形成到生命出现并演化到智慧生物,太阳系经历了复杂的演化过程,地球和其他行星环境经历了剧烈变化.要证实和重建这个过程还有大量科学问题有待回答,需要依赖更多精密计划的深空探测任务去寻找线索.太阳系的形成与演化、行星宜居性、地外生命探索等是当前深空探测的核心科学内容.前太阳系物质组成、太阳系的初始状态、行星系统的形成过程是太阳系形成与演化研究的关键科学问题,类地行星沿不同路径演化的原因是行星宜居性研究的重要方面.地外生命探测是深空探测的核心内容之一,生命的起源与演化、地外生命信号识别、地球极端环境类比等是主要的研究内容.针对已经计划和正在论证的深空探测任务,系统梳理其中的前沿科学问题及其研究现状和研究手段,能够为深空探测任务的科学规划提供参考,孕育...     

天文学家将制定行星认证规则

在太阳系中的新发现,迫使天文学家们加快了制定行星认证计划的步伐.这些计划将规定什么样的物体可以称为行星,而什么样的物体不可以称为行星.该计划一旦出台,将会出现两种情况：一是太阳系中行星的数量将会倍增;二是冥王星可能会被逐出行星的行列,从而使地球在太阳系中的邻居变回到8位.     

行星地球动力学与探寻资源和灾害预测

行星地球动力学是研究行星的形成及其深化机制的科学。根据不同圈层间角动量交换的关系和作用机制，我们定性研究了最初地球极在大陆的形成，以及它们的分裂和向外核流体赤道辐合带的漂移。     

地球史上的6次大变迁

地球是在约46亿年前由许多微行星反复冲撞合并诞生的。从一开始几千米直径的微行星成长到现在的地球大小，估计用了3000年的时间。     

怎样估计行星年龄

科学家最近研发了一种用于估计行星年龄的新技术。地球本身暗示，如果—颗恒星及其行星的年龄大约为10亿年，那么行星上只可能存在最原始的生命。想要找到外星人，—个关键策略是：值得关注的行星在地点、大小和年龄上都要与地球相似。     

外星风暴

和我们生活的地球一样,太阳系其他行星上也是风云变幻、气象万千。下面让我们来看一看太阳系其他行星上的特殊天气现象。     

行星空间环境光学遥感

行星空间环境是行星多圈层耦合系统的重要部分,是行星与星际空间进行物质和能量交换的关键区域,对行星环境演化具有重要影响.行星空间内分布着不同成分的行星大气,不同密度和能量的空间等离子体,在太阳风变化或行星内部驱动力的驱动下发生不同时间/空间尺度的物质输运、能量沉积/耗散等过程.从全局角度理解行星空间的物质和能量输运是研究行星物质逃逸的关键.光学遥感手段可以弥补传统就位探测方法无法捕捉全貌、无法区分时空变化的不足.本文介绍光学遥感的基本概念,回顾国际国内行星光学遥感探测历史,并根据我国行星科学科教融合发展规划,提出行星空间环境光学遥感的发展思路,特别是详细介绍了当前正在开展的"鸿鹄专项"球载行星光学遥感.最后,对我国行星空间环境光学遥感的未来发展进行了展望.     

岩浆海洋覆盖的“火星”

运用“斯皮策”太空望远镜,科学家最近在研究一颗海王星大小的行星——CJ436b时,在它附近偶然发现了一颗距离地球30光年、表面覆盖着岩浆海洋、体积为地球的3／4（也就是与火星大小相仿）的奇异行星——UCF-1．01,     

发现“超级地球”

科学家今年3月宣布,他们在距离地球9000光年以外的一个恒星-行星系统中发现了一颗“超级地球”。这是一颗冰冷的岩石行星,质量是地球的13倍,在其所在的恒星-行星系统外围区域环绕母恒星运行。其母恒星是一颗红矮星,体积只有太阳的一半大。“超级地球”所在的区域有些类似太阳系     

恒星,行星与地球

恒星、行星与地球在这种情况下，贝特（Ｂｅｔｈｅ）首先计算了热核能源．值得注意的是，极大量的研究工作都是在此后的１０年左右内迅速完成的．使恒星模型建立在客观的和定量的基础上。建立恒星模型的一个重要副产品是焦弗雷（Ｇｅｏｆｆｒｅｙ）和马伽若特·伯比车（Ｍ...     

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。     

预测小行星冲撞地球

预计明年6月返回的日本小行星探测器“早房”号．正在测算可能与地球冲撞的那些小行星的轨道，为预防这种未来灾害发挥重要作用。为了确证是否“直击”地球，该系统可以详细检查预测精度。     

地球45亿年进程中的各种假设

人类栖息的地球在太阳系九大行星中不过是一颗中等大小的行星，但因其处在恰到好处的位置，才使得在众行星中惟独地球有智慧生物，生机勃勃。试想：假如地球偏离现在的位置，后果将会如何呢?     

遥远未来地球与宇宙将发生什么?

在以千年、万年和亿年为单位的遥远未来,地球与宇宙将会发生什么?——地球上形成超级大陆,海水被全部吸入地球内部,无数彗星撞击行星,强力伽马射线袭击太阳系……这就是一些科学家所描绘的地球与宇宙可能的未来情景。     

寻找地外生命

解剖外星人？1999年11月底,美国天文学家通过设在夏威夷的一个叫做凯克1号的巨型天文望远镜,在太阳系以外发现了6颗围绕恒星运行的巨大行星,它们距离地球65光年－192光年。科学家们说,其中5颗行星上可能存在生命。上述发现是行星探索者们迈出的重大一步,被誉为1999年乃至20世纪最大的天文学发现之一。这些行星所围绕的恒星的大小、亮度和年龄都同太阳相似,行星的体积可能比木星（太阳系中最大的行星）稍小或数倍于木星,质量是木星的0．8-6．5倍。科学家们说,这些行星中有5颗可能具备生命的首要条件——液态水,因为它们与其围绕的恒…     

视野

发现支持生命的"超级地球"科学家最近宣布发现了一颗可能拥有地球一般的气候、可能支持生命存在的"超级地球"——"HD40307g"。这颗行星位于距离太阳42光年的画架座,其质量是地球的好几倍,它与母恒星"HD40307"之间的距离刚好适合它的表面存在液态水。与其他许多太阳系外的行星一样,"HD40307g"也是通过观测由行星引力造成的恒星晃动而     

地球:宇宙中的一颗幸运行星

人类在探索宇宙的过程中,始终在寻找一颗能够代替地球适合我们生存的星球。然而,不管是火星、月球或是木卫二,似乎都满足不了人类的生存条件。迄今人类只有一个地球。众所周知,半径十光年以内的行星中唯有地球存在生命。地球是一颗十分幸运的行星,要知道在银河系中孕育生命行星的几率只有数百亿分之一。地球缘何能脱颖而出,成为孕育生命的幸运行星呢?