空間天氣學

空間天氣學

图书基本信息
出版时间:2003-1
出版社:氣象出版社
作者:焦維新
页数:286
字数:372000
书名:空間天氣學
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空間天氣學
前言
  空间天气学是研究各种空间天气现象发生、发展和变化规律,以及如何运用这些规律来进行空间天气预报的一门学科。同时,空间天气学还研究各种空间天气效应,以及避免和减轻空间天气灾害的方法和途径。  空间天气学是在太阳物理学、行星际物理学、磁层物理学、电离层物理学、高层大气物理学和气象学的基础上发展起来的一门新兴交叉学科,国外常用“science of space weather”来表示这门学科。一般认为,空间天气学是一门应用科学,但更确切地说,它是由纯粹科学和应用科学的交叉而形成的一门科学。  我是在1994年开始研究空间天气学的。使我对空间天气产生浓厚兴趣,并下决心钻研的是G.Soscoe等发表在EOS Trans(1994年8月2日)上的一篇论文。这篇文章深入浅出地论述了开展空间天气研究的意义、方针和措施;从气象业务中可借鉴的经验;空间物理学与空间天气研究的关系等,整篇文章给人以耳目一二新的感觉。正是在这篇文章的启发下,我开始收集有关空间天气的资料,并于1995年分别在北京大学地球物理学系学生会举办的“天·地·人文化月”报告会、北京市地球物理学会年会和中国地球物理学会年会上,做了关于空间天气的报告。1996年,北京大学空间物理学专业率先在国内为研究生开设了“空间天气学”课程。1998年初,北京大学使用了由我编写的讲义《空间天气学》。同年5月,国家基金委地学部和北京大学联合举办了空间天气学讲习班,这个讲义在讲习班中发挥了重要作用。由于空间天气学发展迅速,涉及的学科领域也不断扩大,许多部门希望能系统地了解空间天气学的内容,而北京大学发行的《空间天气学》讲义早已销售一空,况且内容也需要充实和更新。因此,在2001年全国第四次空间天气学研讨会期间,南京大学方成院士鼓励我正式出版《空间天气学》。在方院士的鼓励下,我开始修订原来的讲义。
内容概要
空間天氣學是應用廣泛的一門新興交叉學科,本書系統地介紹了空間天氣學研究的內容和最新進展。全書共分五章,第一章是概論,主要介紹了空間天氣學的基本概念。第二章是太陽大氣與行星際天氣,重點介紹太陽耀斑、日冕物質拋射、太陽能量粒子事件和行星際激波。第三章介紹地球空間天氣系統與天氣過程以及太陽活動影響氣象過程的可能機制。第四章介紹空間天氣對各種技術系統的效應。第五章介紹了空間天氣建模和預報的基本情況和典型模式及預報方法。    本書可作為高等院校空間物理學、空間環境學和大氣環境學等相關專業本科生和研究生的教材,也可作為空間科學、大氣科學、天文學、環境科學、航天、通訊、軍事、國防等部門研究人員和業務人員的參考用書。
书籍目录
前言第一章 概论 1.1 空间天气及其效应 1.2 新兴的交叉学科——空间天气学第二章 太阳大气与行星际天气 2.1 概论 2.2 强电磁辐射型天气——耀斑 2.3 强的物质喷发型天气——CME 2.4 太阳能量粒子事件(SEP) 2.5 太阳活动的长期变化 2.6 行星际天气第三章 地球空间的天气系统与天气过程  3.1 地球空间的天气系统概述 3.2 地球空间的主要天气系统 3.3 电离层与热层天气 3.4 空间天气与对流层天气第四章 空间天气效应 4.1 空间天气对航天器的效应 4.2 航天器表面充电 4.3 航天器内部充电 4.4 单粒子事件 4.5 辐射效应 4.6 电离层天气对通讯、导航和定位的效应 4.7 地磁场变化对技术系统的效应 4.8 高层大气变化对航天器的影响 4.9 微流星与空间碎片对航天器的影响 4.10 人工局部改变天气及其在军事上的应用第五章 空间天气建模与预服 5.1 空间天气建模 5.2 空间天气预报英文缩写与中文意义对照主题词索引
章节摘录
  與空間天氣直接有關的區域巨大而又復雜,空間科學所有傳統領域都與空間天氣的研究有關。例如,行星際大氣和磁層的研究,在加深我們對支配地球環境的基本物理過程的理解方面是很重要的。類似的,等離子體和化學反應率的實驗室研究,有助于提高我們觀測和了解空間各種現象的能力。  空間天氣變化開始在太陽表面。太陽是影響地球的電磁輻射和粒子輻射的能源。太陽活動性改變了太陽的輻射和粒子輸出,在近地空間環境中以及地球表面產生相應的變化。就空間天氣效應而言,最有影響的事件是太陽耀斑和日冕物質拋射。雖然太陽輻射的長期變化不會產生明顯的空間天氣效應,但它在幫助我們了解短期變化幕後的潛在效應方面是很重要的.太陽輻射輸出的變化通過原子和分子的激發和電離直接影響高層大氣和電離層的狀態。太陽的粒子發射包括高能粒子和組成太陽風的低能粒子。粒子和場在從太陽外流時不斷變化,特別是它們與行星際激波相互作用時。  太陽風從太陽向外流動並撞擊地球。太陽風的等離子體和磁場與地球的大氣層和地磁場相互作用產生淚珠狀的、被稱為磁層的區域。這個區域的表面,即磁層頂,在太陽向是5∼10個地球半徑,而在反太陽向擴展到月球軌道之外。磁層頂被認為是一個屏障,它防止除太陽風攜帶的-小部分能量之外的所有能量進入磁層。在正常條件下,這個能量以磁層粒子和場的形式存儲,但在一定條件下,它脈動式地釋放到地球的大氣層。能量的脈動式釋放歸因于磁層亞暴。它表現為明亮的、變化的極光和強的電離層電流。在亞暴期間,磁層的磁場突然呈現新的位形,接著是長達許多小時的恢復時問。  亞暴描述了磁層對太陽風激勵源相對短的響應,而地磁暴是對由強的、長時間(幾天到幾周)南向的行星際磁場的響應。這個狀態產生相當大的環電流能量,因此,在低地磁緯度產生很大的地磁起伏。磁層粒子沉降到極蓋,加熱中性大氣並激發電離層擾動。太陽風狀態返回到未受擾動情況後,磁層和電離層需要幾小時或幾天才能恢復到原來狀態。  由于地球的磁場穿過磁層,大多數磁層過程通過某種方式與電離層和熱層性質的變化聯系在一起。例如,電流、極光發射、摩擦加熱、電離和閃爍。所有這些現象都是近地空間天氣的組成單元。這些效應也受源于低高度的過程影響,例如重力波以及來自太陽輻射和宇宙線的直接能量沉降。空間天氣效應也包括在地表面感應的電流,它是電離層電流變化的結果。  以上粗略地描繪了空間天氣產生和變化的一般圖像。歸根結底,空間不是空的,太陽不是穩定的,空間環境對不斷變化的太陽的響應就構成了空間天氣。
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评论与打分
  •     很好的一本書,不過也很專業,普通人看會難些。
  •     當教材用的
  •     這本書作為教學教材。從中獲益匪淺
  •     紙張質量不高