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     

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     

认识的对象——太阳

在宇宙科学的各个领域中,对太阳的研究占有特殊的地位,因为在某种程度上它的发展是由两种本质上不同的因素所推动的;它也是建立在这样一个事实的基础上:太阳就其结构来说是类似许多其它恒星的一颗恒星。多亏太阳与地球的距离比较近,科学家们才有独一无二的机会来比较确切地、详尽地表述天体物理定律,而不同于观测别的、遥远得多的宇宙中的恒星。另一个方面则包括对日地关系的研究:对地球来说,太阳不单单是众恒星中的某个普通的恒星,而且是主要的、始终发出光和热的源泉。“Sine Solenihil”(没有太阳就没有一切!)有时人们在使用日晷时常说这样一句拉丁语格言。当然,它的实质     

太阳光芒照发明

太阳是一个巨大炽热的球体,光耀眩目。它的表面温度约6000℃,核心温度高达1500万℃。太阳内部不断地进行着热核反应,同时向广漠的宇宙释放出巨大的清洁无污染的能量。据估算,地球上每年接收的太阳能,相当于地球上每年燃烧其他燃料所获能量的3000倍。因此,大力开发利用太阳能,是     

我国太阳辐射能量的研究

如果地球是一个均一的球体,地球外围也没有大气,那么,到达地球表面的太阳辐射能量称天文辐射量(w),其变化主要决定于日地距离、地理纬度、太阳的赤纬和时间。实际上,地球外围有大气,地球表面有海陆和地     

最强烈的磁暴

1986年2月4日～7日,太阳发生了一次强烈的爆发,随后,在2月8日～9日,地球上便出现了强烈的磁暴。科学家们认为这是近40年来出现的最强烈的一次磁暴,它引起了地球物理学家、地磁学家以及航天专家们的极大注意。美国国家海洋研究和大气控制中心(NOAA)根据地面天文网络系统和宇宙飞行装置所提供的测量资料,预报了这次磁暴的过程,并及时地发出了地球物理“警报”,同时还增加了各种类型的物理观察。欧洲宇航中心飞向哈雷彗星的宇宙装置《ДЖОТТО》号2月8日曾     

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...     

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     

全球变暖(上)

什么是温室效应 宇宙中的任何物体都辐射电磁波。物体的温度越高,其辐射电磁波的波长越短。太阳表面温度约6000℃,它发射的电磁波长很短,称为太阳短波辐射(其中包括可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。如果没有大气,那么地球的地面平均温度应为-18℃。可是地球的地面平均温度却约为15℃,这33℃的温差主要是地球大     

认识太阳

太阳的半径为69．6万公里,它的体积是地球的130万倍,半径是地球的109倍。一架喷气式超音速飞机在一个小时内可从上海飞到北京,而在太阳表面上飞一圈则需整整一百大。太阳到地球的平均距离为1496亿公里,这个距离叫做1天文单位。光线从太阳时刻地球上需要8分钟,所以我们在地球上看到的太阳其实是8分钟以前的太阳。太阳每时每刻都在释放巨大的光和热。它每秒钟辐射出的总能量约3.8×10焦耳,其中的二十二亿分之一到达地球的大气顶层,一部分被反射回太空,一部分被大气吸收,只有小部分到达地面,但这足以使方物生长。太阳在一年内辐射到…     

NASA发现地球的“表兄弟”——Kepler-452b

2015年7月24日美国国家航空航天局(NASA)宣布开普勒望远镜找到了一颗与地球大小接近、位于一颗和太阳极为相似的恒星周围的"可居住带"里的行星——Kepler-452b.它的轨道公转周期为385天,距离主星的距离大约为1.05 AU,接受到的辐射比地球多约10%.这颗行星的主星有效温度为5757 K,光谱型与太阳相同,半径是太阳的1.11倍,年龄比太阳更老,约为60亿年.二者可以说是目前为止发现的最接近"日-地"系统的系外行星系统.Kepler-452b的质量还无法精确测量,只能根据经验关系推测质量为地球的5倍左右,可能是一颗"超级地球".     

《回望人类发明之路》连载之十九 释放核能(上)

正20世纪40年代,人们开始向原子核索取能量。这项发明有可能让人类在未来获得永不枯竭的能源。但与此同时,世界亦蒙上了核战争的阴影。能量是物质运动变化的动力,人类生存发展的重要基础。直到18世纪前,人类和其他生灵利用的一切能源几乎都来自太阳,太阳的光和热使地球充满生机。在太阳的照耀下,绿色植物的光合作用造就了地球上的食物链,为一切生命提供了必需的保障。由于太阳的热辐射,地球上的水和大气时刻不停地运动,造就     

0—33公里大气臭氧和气溶胶垂直分布的气球观测

臭氧是大气中的一种微量气体成分。尽管它在大气中的含量很少,但它对于人类和整个生物系统却至关重要。正是由于臭氧对太阳紫外辐射的吸收,才得以使地球上包括人类在内的整个生物界免遭过量的太阳紫外辐射之害。近年来,人类活动对臭氧含量的影响已成为一个众所关注的问题。大气臭氧含量的变化不但影响到大气中大量光化学反应,而且由于臭氧是平     

太阳表面的最新发现

夏威夷大学的一个研究小组利用美国和欧洲共同研制和发射升空的 SOHO 型航天飞机,对太阳的表面形状进行了连续3年的观测。今年6月1日,该小组在《自然》杂志上发表了他们的最新研究成果报告。报告说该研究小组最近一次对太阳外形的观测显示:这个太阳系中主要的星球——也是惟一的恒星——的表面如同海洋表面一样,有山峰也有山谷,在太阳表面覆盖有大约100米高的山峰,每个山峰之间的距离大约有90000千米。有关科学家和专家共同分析指出,这一研究成果的得出,将有助于弄清楚长期困扰着科学界的一个疑问,那就是为什么太阳的两极方向旋转得比赤道方向慢。夏威夷大学天文学院的杰夫里·库恩教授说,这项观测活动与一种叫作罗斯比波现象的研究有密切的关系,而且近年在天文学界对太阳内部旋转方向的研究倍受关注。太阳的自旋转所产生的大气长波,是用气象学家卡尔·古斯塔夫罗斯比的名字命名的,所以称为罗斯比波。这种现象在地球大气中和海洋上都能观察到。这一研究结果显示,罗斯比波现象在太阳表面产生一种微弱的旋风,而这种旋风反过来又使太阳表面形成这种有峰有谷的地形特征。英国宇航局喷气推进实验室的海洋学专家威廉·帕奇特说:"这个结果对太阳来说非常有趣,因为它告诉我们,在太阳这个原以为是一团糟的星球上,也有它自己的外貌特征。"     

21世纪人类能源——太阳

万物生长靠太阳的道理路人皆知,但在未来的地球上,人类依靠太阳能的前景有人可能还未意识到。据有关专家研究:太阳是离地球最近的恒星,它的内部不断地进行核聚变反应,并以辐射能的形式向宇宙空间发射出巨大的     

太阳中子事件的观测特征与中子能谱的计算

太阳中子事件是与耀斑活动相关的偶发性即刻粒子事件, 主要表现为地面宇宙线探测装置的计数瞬时突增. 太阳中子携带着爆发源区的物理信息: 耀斑大气的元素组成、大气高度、磁场的会聚程度以及磁流体湍动等. 相对于其他带电粒子, 中子能够不受太阳磁场和行星际磁场的束缚而直达地面. 目前, 对太阳中子事件的理论研究, 主要是通过蒙特卡罗模拟, 考虑太阳耀斑环中磁场的螺旋角散射作用和磁镜效应, 计算耀斑磁环模型里各向异性中子的产生与太阳大气高度、时间、角度和能量间的关系, 计算逃逸中子的角分布和能谱, 以及逃逸到地球附近中子的能谱. 观测方面, 主要是结合地面中子监测器记录的超出时间与空间探测到的g射线核谱线发射峰值的时间差, 利用飞行时间方法(Time of Flight Method), 考虑中子监测器的探测效率和中子在地球大气中的衰减因素, 反演日面处的中子能谱. 本文依据已确定的10例太阳中子事件, 评述基本的观测特征, 介绍相应的观测仪器, 探讨太阳中子能谱计算的两种方法(观测法和模型法), 比较不同方法获得的计算结果; 并依托羊八井太阳宇宙线探测装置(中子监测器、太阳中子望远镜), 报道对太阳中子的初步交叉探测特征(1998年11月28日GLE事件和2005年1月20日GLE事件), 指出目前亟待解决的问题.     

突破太阳工作的尖端

太阳是离我們最近的一颗恒星,太阳的强大幅射是地球上一切光和热的源泉。太阳的活动和变化对地球上人类生活有着密切的关系。例如太阳活动剧烈时,破坏了地球上层大气的正常狀态,常常使短波无綫电的通訊中断,同时太阳的活动对地面上長期的气候也有着一些影响。为了使太阳工作直接为国計民生服务,全国各天文台、站的太阳工作者代表于1958年10月初在南京召开了太阳工作会议。会上提出要在三年內做到能预报太阳短期活动和阐明長期活动的規律,使太阳工作作观测技术和理论     

太阳是地球气候的“发动机”？

一项新研究结果暗示,太阳的变动或许有助于提前几十年预测地球上可能出现的极端气候事件。太阳周期为11年,在此期间太阳活动有明显变化,太阳表面的黑子数量有明显增加。太阳周期是由太阳的磁扰动驱动的,它很可能影响地球的天气系统,特别是厄尔尼诺一南方涛动,这是一种主要跟南半球洪水和旱灾有关的周期性气候模式。科学家认为,太阳很可能是地球气候的“发动机”,     

光电化学电池

太阳能是一种最基本的能源。它的特点是取之不尽,用之不竭,没有污染,也不需维护。据估计,一年中地球从太阳接收的能量约为6×10~(17)千瓦小时,相当于目前地球上每年所消耗能量的6×10~(13)千瓦小     

探讨我国在太阳物理领域中螺度研究的进展

太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源和磁场能量的释放机制方面具有重要意义.本文探讨了螺度的基本概念(包括磁螺度、电流螺度、运动学螺度等),以及我国太阳物理学家在螺度研究中的主要进展,并对未来太阳物理中螺度研究的问题做了一些探讨.