蛇纹石质古玉器的无损分析研究

蛇纹石玉是我国利用最早的玉石之一.采用外束质子激发X射线荧光(PIXE)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)技术对我国出土的古玉器以及辽宁省岫岩县出产的蛇纹石玉石进行矿物特征分析.通过对古玉器和玉石的对比研究,成功地对古玉器中的蛇纹石质玉器进行了无损鉴定,总结得出了蛇纹石质古玉器的无损鉴别方法,对于深化我国古玉器的研究具有重要意义.微量元素特征分析有助于探索古玉器玉料的来源.     

青金石产地探源

青金石是一种最古老的玉石，也是东西方文化交流的见证之一。概述了青金石的产地来源和使用历史。利用质子激发X射线荧光（PIXE）、X射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱（LRS）以及扫描电镜（SEM）技术对来自阿富汗、俄罗斯贝加尔湖等地的几个青金石样品进行了岩石矿物学特征分析。实验结果显示了不同质地青金石的不同成分组成和微观结构特征。伴生矿物的种类和含量差异为探寻青金石的产地来源提供了有益的信息。     

NASA拍到太阳X射线爆发瞬间

美国宇航局的核光谱望远镜阵列(简称NuSTAR)首次将目光对准太阳并捕捉下令人震撼的X射线爆发瞬间.NuSTAR是宇航局最强大的望远镜之一,灵敏度极高的核光谱望远镜阵列尤善于观测高能X射线.在设计上,这个望远镜阵列的首要任务是观测黑洞以及太阳系外的其他天体.NuSTAR项目组成员、美国加利福尼亚州大学圣克鲁斯分校的太阳物理学家大卫··史密斯表示:“NuSTAR让我们获得独特的太阳观测角度,从太阳大气层的最深处到最高处.”     

高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运系数研究

高温高压高密度物质状态是天体演化和核武器动作过程等必然经历的极端状态。高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运性质研究是理解高能量密度物理现象和动力学演化规律的基础,对国家重大应用研究具有不可或缺的支撑作用。高温高压高密度物质状态具有强耦合、强非线性和多时空尺度等特征,亟待理论和实验研究的创新。为解决上述问题,本项目将依托神光系列激光装置,将高温高压高密度物质性质研究分解为两个关键科学问题:(1)高温高压高密度条件下中低Z物质微观结构和运动形态的表征;(2)含高温高密度环境效应的复杂离子结构物理建模,采取"理论与实验结合、基础与应用结合"的方式开展研究。基于理论研究对实验的需求,发展新的实验方法与诊断技术,实验上将突破4项关键技术问题,同时通过设计针对性的物理实验,获得精密的实验结果,改进、发展并检验相关理论和物理模型,提升对物理规律的认识,并将研究成果及时转移到应用研究中。     

“环境诱发情绪异常”神经机制的多尺度成像方法研究

人类情绪会受到外界环境特别是光环境的影响,如光照周期长短的变化会导致季节性情感障碍患者出现忧郁或躁狂的症状,因此环境诱发的情绪异常也逐渐成为广泛关注的科学问题。本项目围绕视觉细胞感知外界光环境变化与大脑皮层下与情绪相关的核团间直接投射神经环路的结构与功能这一关键科学问题,基于同步辐射、稳态强磁场等大科学装置,发展从活体、器官、组织、细胞、分子等多尺度、多维度成像及数据整合方法,并应用这些方法解释视网膜直接投射至情绪相关核团的直接神经环路,为"环境诱发情绪异常"分子机制、疾病诊疗提供科学依据。项目研究进展包括:(1)研制了小动物活体成像的系列线圈;建立了优化弛豫、扩散检测等 MRI方法;建立了多模态影像数据处理的软件工具包;开展了情感障碍模型大鼠 MRI的研究。(2)升级和完善了多种显微成像技术,包括超分辨 STED 系统、软 X 射线相干衍射实验平台与光电关联成像技术;利用电镜成像技术解析了多种超微结构;筛选了可作为X射线敏感探针的纳米材料并在细胞成像中应用。(3)建立了基于真空紫外光源的质谱成像系统;构建了抑郁症小鼠模型;完成了小鼠脑片的初步成像;搭建了基于荧光寿命检测的显微成像设备;鉴定了近红外视觉相关神经环路。(4)建立了复杂生物体系的多尺度理论模型和计算方法;开发了复杂生物体系光谱模拟方法;建立了多尺度实验数据集成分析方法;研发了多模式成像探针。     

叠合盆地与油气形成富集

我国含油气盆地多属叠合盆地,具有多层结构,油气藏的分布状态复杂.本项目有针对性地开展研究,在4方面取得了进展(1)完成天山-塔里木盆地基干剖面地震宽角反射/折射野外探测;(2)揭示出库车坳陷-天山盆山体系的新生代构造与沉积耦合特征;(3)为寻找和评价优质海相烃源岩做了理论上的初步准备;(4)在叠合盆地深部流体的成藏效应,多套烃源岩混合充注和深部碳酸盐岩储层形成机理等方面取得了新认识.     

关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展

关联电子材料具有丰富的自旋序,包括铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁序等,这些自旋序与电子轨道态、电荷空间分布等其他量子态存在强烈耦合,因而可以通过外场来实现不同自旋序的时域和空域调控。相对于存在化学界面的传统异质结构,在关联电子材料中利用外场限域调控,可以实现无化学界面的不同自旋序结构的空间可控排列,从而构筑基于同一材料的新型自旋电子器件。本项目围绕关联电子体系多量子态的调控规律展开,通过自旋电子学与量子物理、表面物理以及电介质物理的交叉,探索具有多场(磁场、电场、光场、应变场)可控性的新型关联自旋电子材料,发展新型的多场调控技术,揭示自旋序与量子态耦合机理,设计新型自旋电子器件,进而实现在同一关联电子材料中集成非挥发性自旋存储与逻辑运算功能。     

海底土体原位静动态探测技木

国家863重大专项"海底土体原位静动态探测技术"课题(编号:2001AA602024/2003AA602240),以广州海洋地质调查局拥有的"奋斗五号"多功能工程调查船及船载HGD-3D0型海洋工程勘察钻机为依托,紧密结合现代前沿的流体液压技术、机械工程技术、自动控制技术和计算机技术,开展近海工程地质调查的海底土体原位静动态探测技术研究,研制出适合我国国情的可作业于较深水域、低成本、高性能、可以逐步实现商品化的新型海底土体锥探系统,以满足当前我国海洋工程地质调查的需要,为我国海洋油气资源开发的安全保障提供高技术支撑.     

技术社会建构论(SCOT)的发展轨迹与走向

技术社会建构论(SCOT)迄今已发展三十多年,其发展轨迹与走向的系统梳理和评价是一个亟待解决的问题。在对SCOT相关论著整理与分析的基础上,指出其三个发展维度与整合取向及其演变轨迹:一是向微观互动层面的拓展及其对社会/技术的整合,二是向文化研究的拓展及其对人/非人要素的整合,三是向组织结构层面的拓展及其对宏观/微观的整合;最后整体概括与讨论了当前技术社会建构论(SCOT)的发展走向。     

海洋超大型浮体重大科学问题的基础研究进展

本文回顾了世界上大型与超大型海洋浮体的发展历史。针对岛礁海域经济建设与安全保障的重要性及对大型浮体的近期和长远需求,973计划"海洋超大型浮体复杂环境响应与结构安全性"项目凝聚所面临的5大科学问题:(1)岛礁海域波浪环境的时空分布不均匀性和波流相互作用的演化机理及理论模型;(2)浅水域复杂海洋地理环境中超大型浮体的流固耦合水弹性力学理论与极值载荷;(3)超大型浮体多模块柔性连接动力学机理;(4)近岛礁、变水深条件下超大型浮体复合系泊系统的耦合响应和动力学性能;(5)超大型浮体结构安全可靠性预报和综合评估方法,开展了深入的研究。理论、试验与海域实测相结合,取得了区别于世界上已有工作、有重要影响的成果,为超大型浮体工程的设计、建造、运行提供了坚实的科学基础。本文简述研究对象的工程概念、主要研究进展、项目所做的实质性贡献,并提出了对未来研究工作的设想。     

赤铁矿光电催化选择性氧原子转移机制研究

赤铁矿是一种具有潜力的光电催化材料,已被广泛用于水氧化反应研究。在该反应中,赤铁矿受光激发后会在表面形成捕获态空穴,即高价铁氧物种(Fe^Ⅳ=O)。其受水分子的亲核进攻形成氧—氧键,且遵循质子耦合电荷转移机制,这一观点已得到动力学同位素效应、电化学阻抗谱以及原位光电化学红外光谱等实验证据的支持。在此基础上,受高价金属—氧物种诱导的氧原子转移(oxygen atom transfer, OAT)反应的启发,赤铁矿催化的有机相OAT反应取得了突破性进展,开辟了赤铁矿光电催化应用的新方向。这种高效的OAT机制被进一步拓展到一些典型的无机物(氨、亚硝酸盐等)氧化反应,为环境污染物的去除提供了新的思路。     

实现烟气脱硝技术的超越支撑我国水泥工业绿色发展

中国建筑材料科学研究总院汪澜教授负责"建材行业烟气污染物全过程减排及节能耦合技术研究与示范"项目及参与"建材行业烟气多污染物协同高效控制技术研发及工程示范"项目,自主研发了稀土耦合钒钛中低温(160℃～220℃)体系SCR脱硝催化剂材料,系统优化了催化剂材料的化学组成设计、物理结构形态和催化反应性能,解决了催化剂材料对...     

BTC水润滑动密封复合橡胶轴承

一、主要技术内容 该项成果在技术上研制出适应多种水介质的轴承的复合材料和润滑与密封结构,研究设计了先进的生产工艺,与美、英等国几家公司开发生产的类似产品相比较,所制造的轴承的材质结构致密性、均匀度、硬度、承载能力、尺寸稳定性、表面粗糙度、防化学腐蚀、抗磨料磨损等物理化学性能优异,特别是在弹性流体动压润滑与密封的结构设计、在高分子复合材料制品与各种金属或非金属瓦背的粘结技术方面有创新并取得了重大突破,产品的各项技术性能指标达到或超过了BTC-QB-90012企业标准和美国MIL-B-17901B(船舶)军用标准:     

结构化学研究中若干方法论问题

结构化学,是研究化学物质在原子-分子水平上的微观结构及其与宏观性能相互影响、相互制约的基础科学,是化学学科的一个重要分支。建立在现代物理研究手段(包括量子化学和电子计算机技术)基础上的现代结构化学,不仅成为揭示、认识宏观世界中纷繁复杂、变化万千的化学现象、物理性能和生物活性的必要手段,而且也是能动地改造客观物质世界、向自然界索取自由的重要利器。本文拟从方法论的角度,对研究手段与思维方法、精确与毛估、局域与离域以及模型方法等几个侧面作一概述。     

亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室建设管理简述

一、实验室概况亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室依托于燕山大学,1998年筹建,1999年被批准为河北省重点实验室,2003年以地方重点实验室身份参加国家重点实验室评估,取得良好的成绩,2005年申报国家重点实验室,2006年被批准立项,成为河北省首个国家重点实验室。实验室以亚稳材料制备技术与科学为主题,开展亚稳材料成分设计、形成理论、微观结构、物理性能和力学性能等的基础研究;同时进行亚稳材料制备技术基础、加工工艺和工业性开发的应用基础研究。目前,实验室确定的研究方向包括:(1)非平衡相变与亚稳相截留;(2)新型亚稳材料的设计合成…     

煤直接转化过程的产物调控基础

煤炭清洁高效利用是煤化工的发展方向。相对温和条件下的煤直接转化过程(如煤热解和直接液化等),其产物分布及组成与煤结构关系密切。深入认识低变质煤热解过程中显微组夺和矿物作用及弱键合结构在分子水平反应规律对煤转化过程产物调控以及发展新型高效煤转化技术具有重要的指导作用。为此,国家相继在973计划和新近启动的重点研发计划中安排相关的研究任务,并取得明显的进展。本文重点介绍作者正在承担的国家重点研发计划项目"低变质煤直接转化制高品质液体燃料和化学品的基础研究"(编号2016YFB0600300)的研究中,利用建立的新型原位热解-真空紫外单光子电离飞行时间质谱,在原位检测煤特征显微组分、矿物作用和催化转化等过程初级产物形成方面取得的研究进展,以此作为开启分子水平上研究煤直接转化过程产物调控的引玉之砖。     

从“球烯”到“球碳”

1985年,Kroto和Smalley等人用激光照射石墨,通过质谱法检测出C₆₀分子。1990年开始用石墨电极放电以及在稀有气体气氛中用不完全燃烧芳香烃方法,制备出常量的C₆₀和C₇₀等产品,标志着碳的第三种同素异构体的诞生。这种碳的同素异构体分子,呈近似球形或椭球形的封闭多面体外形。对于C₆₀这类分子,国内外学者先后用过多种名称：因C₆₀分子的外形像足球,称它为footballene(足球烯);因分子外形像建筑师Buckminster Fuller设计的圆屋顶,命名这类分子为buckminster fullerenes、bucky balls(布基球、巴奇球)、buckminsterenes、fullerenes(富勒烯、富勒碳);因分子呈笼形结构,称它为碳笼;因分子全部由碳原子组成,称为全碳分子等等。现在国际上更多地采用fullerenes这个名称。1992年,我在“碳的结构化学的新进展”一文中[见大学化学。1992,7(4),29]将C₆₀和C₇₀这类物质称为球烯,将含有特定碳数的球烯分子标明碳原子数,例如球烯-C₆₀,球烯-C₇₀等。还在我编著的《结构化学基础》的结构和《结构和物性》等书中采用这个名词。不久前,我阅读了吴国庆教授的文章“‘富勒烯’一词不科学”[见大学化学。1998,13(5),24]。他认为将单质碳命名为“某某烯”会破坏汉语化学用词的既定规则。因为“烯”是一类由碳和氢组成,含有CC基团的化合物。我认为他言之有理,决定将“球烯”改为“球碳”,并在我编著的教科书中予以修改。现将新出版的《结构化学基础》[(第二版),周公度和段连运编著,1998年12月第4次印刷]有关球碳及球碳族化合物的名称和符号的一段文字列于下面。球碳(fullerenes)是球形而有不饱和性的纯碳分子,是由几十个甚至上百个碳原子组成的封闭多面体。现在研究较多的是C₆₀,其次是C₇₀和C₈₄等。对于足球形的球碳-C₆₀,60个碳原子组成12个五元环面,20个六元环面,共有90条边的多面体(见图)。每个碳原子参加形成2个六元环和1个五元环,3个σ键键角之和为348°,∠CCC平均为116°。碳原子的杂化轨道介于sp²(石墨)和sp³(金刚石)之间,为sp^2.28,即每个σ轨道近似地含有s成分30.5%,p成分69.5%。而垂直球面的π轨道s成分8.8%,p成分91.2%。单质的成键规律在一定程度上将在由这些元素所形成的化合物中得到继承。碳的三种异构体的结构特征和成键规律也将相应地在三族有机化合物中得到体现(见下表)。脂肪族化合物(RX)的典型代表是正烷烃C_nH_2n+2,它的结构特征是由四面体取向成键的碳原子连接成一维的碳链。R是脂肪烃基团,X为置换H原子的各种基团。芳香族化合物(ArX)的典型代表是苯C₆H₆。它的结构特征是由平面三角形成键的碳原子组成二维平面结构。Ar是芳香基团,X为置换H原子的各种基团。球碳族化合物(FuX)的典型代表是含球碳-C₆₀基团的化合物。球碳基团的结构特征是由球面形成键的碳原子组成三维封闭的多面体,Fu为球碳基团,X为加成于球面上的各种基团。     

技术社会选择视阈下的CYCLADES项目

作为当代互联网发展的先导,Cyclades项目虽然最终下马,但其核心思想却成功启发了互联网协议创始人温特·瑟夫(Vint Cerf)和鲍勃·康恩(Bob Kahn),最终形成了Internet的TCP/IP协议。通过重点讨论Cyclades项目,勾勒项目兴起和衰落的社会选择路径,进一步揭示影响互联网技术在欧洲发展的政治、经济和科研环境等社会因素,揭开网络工程师与其他历史角色之间复杂的技术和政治关系。     

太阳风暴及其影响

去年以来,各种新闻媒体多次报导太阳风暴事件。今年4月,又发生了一次剧烈的太阳风暴,导致无线电通讯受阻。到底什么是太阳风暴？它对地球有哪些影响？本文将简要介绍这些问题。太阳风暴实际上是指太阳活动引起的太阳光辐射和粒子发射增强的现象,俗称太阳风暴。它不是科技术语,它与科学术语“太阳风”(solar wind)是两回事。太阳风是指太阳最外层大气永不停止向外膨胀的稳定现象,太阳风暴则是太阳活动引起的偶发事件。因此,要理解太阳风暴,就得从太阳活动讲起。肉眼看到的太阳似乎完美无缺,洁净无瑕,但实际情况并非如此。借助各种专门的太阳望远镜进行观察,就可发现太阳表面常在一些局部区域出现某种特殊现象,或者说发生一些事件,即所谓太阳活动现象。例如在太阳的低层大气(光球层)中出现成群的太阳黑子和光斑,在高层大气(色球和日冕)中出现日珥和谱斑,有时发生太阳耀斑和日冕物质抛射等现象。黑子是日面上的暗黑斑块,它们的本质是太阳表面的局部强磁场区(磁场强度为几千高斯),且具有复杂的磁场极性分布。但黑子区的温度比周围低,显得暗黑。光斑是光球层的高温区,谱斑是色球层中的高温区。日珥是突出于太阳表面的火焰。耀斑则是太阳大气中大规模的能量释放现象,就是太阳爆发,是最剧烈的太阳活动现象。日冕物质抛射也是另一种形式的剧烈太阳活动。黑子、光斑、谱斑和日珥等活动的空间尺度一般为几万至十几万公里,寿命为几天至十几天。日冕物质抛射涉及的空间尺度更大,但持续时间较短。太阳耀斑区的大小约为几千至几万公里,持续时间只有几分钟至几十分钟。耀斑发生时,从耀斑区发射出很强的光辐射(主要为X射线和紫外波段),以及高能粒子流(主要为质子和电子)和低能等离子体。一次耀斑释放的总能量可达到10³²至10³³尔格。太阳耀斑是各种太阳活动现象中对地球影响最大的现象。观测表明,上述各种太阳活动现象倾向于发生在以黑子为中心的局部区域中(称为太阳活动区)。因此一般来说,当太阳上的黑子群和黑子数目较多时,其他各种活动现象也增多。换句话说,可以用黑子群和黑子多寡来代表太阳活动的平均水平。通常用所谓黑子相对数来代表每天的太阳活动水平。黑子相对数定义为R=10g+f,其中g和f分别代表当天日面上的黑子群和黑子数目。人们通过长期观测发现,黑子相对数R的年平均值具有11年左右的周期性变化。年平均值极小的年份表示该年日面上很少出现黑子,因而其他各种活动现象也不多,这样的年份称为太阳活动极小年。反之,R的年均值极大的年份,意味着该年日面上太阳黑子和其他活动现象频繁和剧烈,称为太阳活动极大年。相邻两次极小年之间的时间间隔(11年左右),称为一个太阳活动周。国际上统一规定从1755年极小年起算的太阳活动周为第一周。目前我们正处在从1996年开始的太阳活动第23周。它的极大年在2000年附近,因此从去年至今,日面上经常出现很多大黑子,太阳风暴也经常发生。宏观上稳定的太阳为何会出现太阳活动现象,一直是太阳物理学家的重点研究课题。目前认为太阳活动系起源于太阳内部的原有弱磁场(许多天体,包括恒星和行星都有磁场)与太阳自转相互作用的结果。太阳自转很特殊,即赤道区的自转较快(约27天转一周),两极区较慢(约34天转一周),称为较差自转。理论研究表明,正是这种较差自转能够把太阳内部的微弱磁场拉伸放大,形成管状的强磁场,称为磁流管。因磁流管具有磁浮力,会逐渐向太阳表面升浮。当这些磁流管升浮到太阳表面时,与太阳表面碰撞,并拱出表面,在那里形成局部强磁场区,就是太阳黑子。而光斑、谱斑、日珥、耀斑和日冕物质抛射等其他活动现象,则是黑子区的强磁场与太阳等离子体相互作用的结果。太阳活动具有11年左右的周期,也可以用太阳发电机理论予以解析。地球实际上是浸泡在太阳光辐射和粒子流(太阳风)当中,因此地球附近空间环境的主要特征在很大程度上是由太阳光辐射的能谱(辐射强度随波长的变化)和粒子流的能谱(粒子流量随粒子能量的变化)确定的。太阳稳定的光辐射和粒子流确定了地球附近空间环境的定常状态。例如,在太阳X射线和紫外线的作用下,地球大气中形成了电离层和臭氧层,而太阳风则把地磁场压缩成彗星的形状(称地磁层),并在其中形成了内、外辐射带,它们是被地磁场捕获的太阳粒子的集中区。在此基础上,太阳活动产生的光辐射(主要是X射线和紫外线等短波辐射)和粒子流发射增强,就构成了对定常状态的扰动,产生了各种异常现象,也称为地球物理效应。太阳活动对地球的影响,最严重的就是太阳上发生耀斑时产生的一系列地球物理效应。最先是耀斑产生的X射线和紫外线(特别是其中波长为1～10埃的X射线)于8分多钟后到达地球,使地球电离层中最低层(D层)的电子密度突然增大,从而使无线电通讯中依靠更高电离层(E和F层)反射的短波(波长约10～50米)在其通过D层时受到严重吸收,造成通讯信号减弱,甚至中断。这一现象也称为电离层突然骚扰^*。耀斑发射的高能粒子流(其主要成分为质子)一般于耀斑发生后几小时至十几小时到达地球附近。这些粒子的能量很大,将对人造卫星和宇宙飞船等航天器造成损害,甚至殃及宇航员生命。1991年3月,太阳的几次大耀斑发射的高能粒子流,曾损坏了日本广播卫星的电池板,造成供电不足,使其3个频道中的一个不能工作。欧洲海事通讯卫星MARECS-A也因表面带电引起局部弧光放电,损坏了太阳能电池板,使其功率下降而退出服务。1990年11月初的太阳耀斑发射的高能粒子流也曾使我国的“风云一号”气象卫星受到轰击,造成计算机程序混乱,无法控制卫星姿态,导致卫星在空间翻转。高能粒子流伤害宇航员的事故尚未发生,然而地面实验室的模拟表明,太阳耀斑发射的高能粒子流将会对进行太空行走的宇航员造成伤害,即使对在航天器中的宇航员,也会造成相当严重的危害。因此,应当尽量避免在太阳活动强烈时期进行航天(特别是载人航天)活动。为了避免危险,载人航天器一般都在内辐射带高度以下(低于800公里)飞行。这样可以在一定程度上受到辐射带的保护。甚至在高纬和极区附近飞行的高空飞机,由于那里没有辐射带的保护(地球辐射带的纬度范围只有±70°),也会受到耀斑发射的高能粒子的轰击,危及乘客的安全。英国皇家航空公司就曾制订过避免太阳高能粒子损害的飞行规章。太阳耀斑发射的更大量的低能粒子为同等数量的电子和质子所构成的等离子体。它们通常在耀斑发生后1～3天到达地球,冲击地球磁层和电离层,引起磁暴和电离层暴。大量低能粒子通过地球两极地区进入电离层(主要是下层)后产生电离层暴,它对无线电通讯造成的损害比上述电离层突然骚扰要严重得多,一般会持续好几天。这些粒子撞击地球极区高空大气的原子和分子,使它们受到激发而发光,出现壮丽的极光现象。另一方面,大量低能粒子在地磁场中运动还会产生强大的感应电流,它在引起磁暴的同时,还会严重损坏高纬地区的供电设备和输油管道,甚至电话线路。例如,1989年3月一系列太阳耀斑发射的等离子体引起的磁暴期间,加拿大魁北克地区的电力系统遭到严重破坏,电力供应中断9小时,影响到600万居民的生活。磁暴期间,由于地磁场的正常状态遭到破坏,因此还会影响到利用地磁场进行作业的其他领域,如物理探矿、导航和航测等部门,甚至使信鸽迷路。除了耀斑以外,其他一些太阳活动现象,如特大的黑子群、日珥爆发和日冕物质抛射等,也会有X射线和紫外线增强,以及粒子流发射。一般来说它们的强度不及耀斑,但是它们的累积效应也会对地球产生影响。太阳活动产生的短波(X射线和紫外线)增强和粒子流一般只能到达地球的高空大气,主要对电离层,至多对平流层(位于12～50公里高度,臭氧也在这一层)产生影响。它们不能直接达到天气现象所在的对流层。然而,从上一世纪的统计研究却发现,太阳黑子相对数和太阳耀斑的发生与地球上一些地区的气象和水文参数之间存在相关性。这些参数包括平均气温、气压、雷暴频数、季风频数、旱涝程度,以及大河流的水位和港口冰冻期等。最明显的即许多地区的年平均气温与黑子相对数年平均值同步变化。研究也显示太阳耀斑发生之后的第3～4天,一些地区的雷暴频数明显增加。这些现象表明,太阳活动与天气现象之间密切相关,但其物理机制目前尚不很清楚。太阳活动引起的短波辐射增强和粒子流增强还会使地球大气受到加热。这将使低层大气向高层运动,相当于大气整体向外膨胀,导致高空大气密度增大,从而使在高空运行的人造卫星受到更大的阻力,造成卫星轨道衰变,寿命缩短。有人认为,这种低层大气向高层运动也可能造成大气环流变化,从而影响到天气现象。此外,太阳耀斑等引起的地球大气膨胀还会改变大气角动量,从而影响地球自转。1959年7月和1972年8月发生的两次大耀斑,均造成地球自转突然变慢。有些研究表明,一些地区的地震发生率似乎与太阳活动有关,有可能是太阳活动引起的地磁场扰动和地球自转的微小变化激发了地震的发生。至于有些研究表明某些疾病、农产品产量、人的情绪、甚至交通事故等与太阳活动的联系,有一部分可能是太阳活动产生的紫外线增强、地磁场变化或天气变化等因素间接造成的,这些方面还存在较大争议。除了极少数特大耀斑发射的非常高能的相对论性粒子(能量超过500兆电子伏特的粒子),可以突破地磁场的束缚到达地面(这种现象称为地面太阳宇宙线事件)外,一般耀斑和其他太阳活动产生的粒子均被地磁场捕获在高空地带,不会到达地面。各种太阳活动产生的光辐射增强主要限于波长在1500埃的远紫外和X射线波段。而且波长愈短,增强愈剧烈。但在波长大于1500埃的紫外线、可见光和红外波段,辐射强度并无明显变化。探空火箭和人造卫星上搭载的仪器测量结果表明,太阳活动期间,波长在100～1000埃的太阳辐射强度,会比平时增强10倍左右;10～100埃之间的辐射强度,会比平时增大100倍左右;而波长短于10埃的X射线强度,可以超过平时的1000倍以上。不过值得庆幸的是地球大气对紫外线和X射线有屏蔽作用。对于波长为3000埃的紫外线,地球大气的透过率只有0.011,即只能透过约1%。对于波长比2800埃更短的紫外线和X射线,地球大气的透过率几乎为零。因此,上述太阳活动引起的紫外线和X射线增强,虽然高达几十至上千倍,但是只能在高空测量中看到。对于在地面日常生活中的人们来说,这种辐射增强是难以觉察的。因此可以估计,太阳活动期间在地面的太阳紫外辐射增强最多只有百分之几,绝不会超过10%。同时,即使是在太阳活动峰年,仅仅是太阳活动比较频繁,并非时时刻刻都有太阳活动。因此因太阳活动峰年而改变人的生活方式是没有必要的。太阳活动虽然强烈,但它发射的能量与整个太阳辐射能相比,则是微不足道的。例如,太阳大耀斑的发射能量(包括它的光辐射和粒子发射)估计为4×10³²尔格。假定其持续时间为1小时,则可算出其平均发射功率为每秒10²⁹尔格。这与太阳的总辐射功率每秒3.845×10³³尔格相比,是可以忽略的。更何况太阳也并非每时每刻都有耀斑。因此,存在太阳活动丝毫无损于把太阳视作一颗稳定的恒星。大功率的稳定辐射叠加上小功率的周期性的太阳活动,这就是现阶段太阳的主要特征。 ---------------------第38页* 林元章研究员是天文学名词审定委员会副主任。---------------------第39页* 天文学名词审定委员会已将“电离层突然骚扰”定名为“电离层突扰”。     

拖曳式水下浮游动物及鱼卵显微成像与识别系统

针对海洋浮游生物拖网等传统调查方法存在的时空分辨率低的不足,开发了基于光学成像技术的拖曳式水下浮游生物可视化监测装置(Towed Imaging System for Ichthyoplankton and Plankton,TISIP)及图像自动处理系统.TISIP利用基于机器视觉的水下非接触实时监测技术,可以在2～3节的航速下以20微米/像素的分辨率进行实时成像,为开展中、小型浮游动与鱼卵的识别、浮游动物功能群的分类、浮游动物群落的种群结构与数量分布的原位监测、以及浮游动物群落习性与环境因子变化的关系、浮游动物行为与摄食、漂浮特性、昼夜节律、以及垂直迁移等研究提供高时空分辨率现场监测技术手段.本成果在保护海洋生态及环境,开展渔场产卵数量的分析以及渔类资源评估等领域具有广阔的应用前景.