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.     

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.     

塔斯社关於苏联第三个宇宙火箭运行的公报

根据预定的科学研究計划,自动行星际站上拍摄月球背面照片和向地球发送照片的仪器,在10月7日莫斯科时間6时30分,开始工作。为了拍摄月球照片,自动行星际站上装备有定向系統和带有自动加工胶卷的专門設备的传真仪器。拍摄时間选择在沿軌道运行的行星际站位于月球和太阳之間,而太阳照射月球背面70％的时候。这时,行星际站距月球表面六万到七万公里。自动行星际站上的定向系統发出特別号令,使行星际站的照象机鏡头对准月球的背面,并发出开动照象机的号令。     

MSRT系统工作模式的新发展: 一维日像仪和行星际闪烁望远镜

介绍了北京天文台米波综合孔射电望远镜（MSRT）新发展的工作模式：太阳一维日像仪和行星际闪烁（interplanetary scintillation,IPS)望远镜,简述了两种新工艺模式的科学目标、硬软件配置及系统功能,并给出了观测太阳米波爆发和IPS的实例。实测结果表明：这两种新工作模式不仅可以提供太阳活动空间及时间演化的信息,而且可追踪监测太阳活动引起的行星际等离子体激波的传播、空间分布及电离层不稳定性等,两者构成了填补部分前沿空白的新设施。     

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     

2000年7月14日与2003年10月28日太阳质子事件的观测比较分析

对2000年7月14日(巴士底事件)与2003年10月28日的太阳质子事件进行了对比分析, 尽管2003年10月28日太阳质子事件的峰值流量比巴士底事件的高, 但行星际观测到, 巴士底事件能量大于10和30 MeV质子的最大强度都高于2003年10月28日相应能量的最大强度. 进一步的研究表明, 巴士底事件CME驱动的激波在2000年7月14日12:00~17:00UT时间段内, 可被加速到能量大于10和30 MeV的种子粒子的数量远比2003年10月28日12:00~17:00UT期间的多. 巴士底事件CME的高度达到约14R_⊙高度时, 其驱动激波加速能量大于100 MeV高能质子的能力达到最大, 而2003年10月28日的CME在约58 R_⊙高度时其驱动激波加速100 MeV质子的能力达到最大, 此时能量大于100 MeV的通量在155 pfu左右, 比巴士底事件能量超过100 MeV高能质子的峰值通量355 pfu要低得多, 说明巴士底事件可被加速到100 MeV以上能量的种子粒子的数量比2003年10月28日的多. 太阳质子事件的峰值流量不仅取决于行星际太阳高能质子的强度, 还取决于CME驱动的行星际激波的速度和太阳风中可被加速的粒子数以及行星际的磁环境. 伴随2003年10月28日ICME在行星际形成的磁鞘捕获了大量的高能质子, 其中含能量超过100 MeV的高能质子.     

强磁暴期间场向电流分布及其对行星际条件的响应:CHAMP卫星观测

利用CHAMP卫星磁场测量数据, 研究2003年11月超强磁暴期间顶部电离层全球大尺度场向电流分布特征及行星际条件的控制作用. 结果表明: (1) 磁暴期间场向电流密度比平静期大大增强, 昼与夜及冬与夏半球不对称; (2) 发现沿纬度积分的场向电流密度主要受太阳风动力学压强而不是行星际磁场的控制; (3) 磁暴期间场向电流低纬边界向赤道扩展, 最低可达45°MLat; 向阳侧此扩展直接受南向行星际磁场Bz的控制, 相应的行星际-磁层-电离层作用时间尺度约25 min; 当南向IMF B_z小于−30 nT时, 场向电流朝赤道的扩展出现非线性饱和; 而在背阳侧, 这一扩展及恢复, 比行星际参数的变化滞后约3 h, 但与表征磁层环电流的Sym-H指数几乎同步变化; (4) 磁暴主相期间, 背阳侧强场向电流纬度分布范围达25°以上, 并出现多达10片以上的多电流片结构.     

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...     

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     

运用一维流体太阳风模型预报行星际激波到达时间

基于一维流体太阳风模型, 建立了一个行星际激波扰动传播模型(1D-HD模型), 用来预报行星际激波到达时间. 利用1997年2月到2000年10月间的68个激波事件, 对激波到达地球轨道附近的传播时间进行了预测, 并将结果与STOA, ISPM以及HAFv.2模型所得结果进行了比较. 1D-HD模型给出的相对误差<10%的事件占31%, <30%的事件占75%, <50%的事件占84%. 与STOA, ISPM和HAFv.2模型相比, 对于相同的样本事件来说, 1D-HD模型给出的误差都不大于其他模型, 从而显示了该模型在空间天气实时预报中所具有的潜力.     

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     

吉林陨石的天然剩磁和早期行星际空间磁场强度的初步探讨

研究陨石的天然剩磁,测定早期太阳系的磁场强度,对于人们了解地球和行星的起源与演化有着重要的意义。最近,我们通过对吉林陨石的磁性分析,提出42亿年前行星际空间磁场强度比现在高上万倍的初步认识。本文就是这一研究结果的简要报道。     

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     

太阳宇宙线的等效扩散系数

当前太阳宇宙线传播问题的研究中有几个值得注意的问题是:粒子在行星际空间的扩散系数或平均自由程究竟是多少?粒子是如何输运至联结日地的行星际磁力线上的,是靠日冕传播还是行星际横向扩散?本文试图利用我们得到的无限均匀介质中各向异性扩散对流方程的量纲分析解叫来讨论这个问题.     

智慧生命需要巨大的行星

根据一位美国行星学家的研究,如果太阳系不是含有木星和土星,智慧生命可能就不会在地球上产生,如果没有这两颗太阳系最大的行星,太阳系将充满致命的彗星,它们经常地撞击地球,阻碍地球上高级生命形式的发展。木星和土星的质量分别为地球质量的318倍和95倍。在太阳系形成的过程中,这两大行星的强大引力担负了将上万亿颗彗星弹入星际空间的任务。华盛顿卡内基研究院的乔治·韦瑟里尔多年来一直用一台计算机模拟如何在围绕着新生恒星旋转的残骸圆盘上形成行星。他模拟的太     

苏联科学家論宇宙火箭和宇宙飞行

苏联宇宙火箭上天,使疾勁的东风进一步压倒西风。这是人类放射到地球引力范围之外的宇宙空間的第一个火箭,它不仅为人类帶来大量的有关宇宙空間的宝貴资料,而且也为星际航行和开发月球以及其他行星打开了道路。最近,苏联科学家陆續在报刊上和在谈話中论述了与这些方面有关的問題。現在把他們的主要论点整理彙辑如下。     

地質科学將向縱深发展

苏联宇宙火箭的发射成功,揭示了地质科学行將步入一个新的紀元。正如苏联多罗德尼秦院士所說:“已經揭开的时代不仅是行星际交通的时代,而且是行星际地质学的时代”。同时,在生产力发展的迫切要求下,在用近代科学技术武装地质科学的基础上,我們可以預料,地质科学的各个分科,包括一些“古典”分科,也將要向更深入的方面发展。 1.行星地质学在若干年后將成为地質学的主流。行星地质学將分別研究太阳系各个行星及其卫星,还將把它們作为一个整体来研究,比較它們的構造和发展;并和天体物理学相結合,使地球和太阳系的起源问題得到根本的解决。在最近的將来“月球地质学”是最值得注意的。现在已經有一些地质学家对月球进行了研究,由于月球上外力作用微弱,又沒有水圈的复     

耀斑引起的激波在大日心距离处的传播

目前行星际激波的研究大多集中在距太阳1AU的空间范围,对于大日心距离(2—3AU以远)激波的研究尚停留在实验研究阶段,尚缺乏理论上的研究。根据大量的空间观测事实,我们初步认为行星际空间可以划分为具有不同动力学过程的三个区域:(1)近太阳空间——压缩-减速区。激波以大约2000公里/秒的高速进入太阳近空,声马赫数M》1,由     

前沿

正天问一号探测器首次成功着陆火星距离地球逾3亿千米的神秘红色星球火星第一次迎来了中国的访客。中国国家航天局2021年5月15日宣布,天问一号探测器于5月15日7时18分成功着陆于火星乌托邦平原南部预选区域,中国首次火星探测任务着陆火星取得成功。天问一号探测器着陆火星,迈出了中国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越,在火星上首次留下中国人的印迹,     

揭开宇宙的新秘密

在我们的时代里,科学向探究自然界的秘密展开了全面的进军。有几个部门推进得特别迅速。宇宙物理学就是这些部门中的一个。这里所谈的不仅是关于利用火箭和行星际科学站研究太阳系行星和行星际介质。自然,在这方面我们也期待着最丰硕的成果。但是与此同时,目前已有可能把用来观测更为遥远的星球的天文仪器射出大气层而送入宇宙空间。这是十分重要的,因为到目前为止,对遥远的恒