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空間天氣學 目錄
前言**章 概論1.1 空間天氣及其效應1.1.1 什么是空間天氣1.1.2 典型的空間天氣效應1.1.3 空間天氣業務1.2 新興的交叉學科——空間天氣學1.2.1 空間天氣學的基本概念1.2.2 空間天氣學的研究對象1.2.3 空間天氣學的研究方法1.2.4 空間天氣學與對流層天氣學比較1.2.5 空間天氣學研究的利益1.2.6 空間天氣學當前的狀況和展望第二章 太陽大氣與行星際天氣2.1 概述2.1.1 太陽的結構與發電機理論2.1.2 太陽大氣中的天氣系統與天氣過程2.2 強電磁輻射型天氣——耀斑2.2.1 耀斑的基本形態2.2.2 X射線暴2.2.3 射電暴2.3 強的物質噴發型天氣——CME2.3.1 CME的形態特征2.3.2 CME的結構與動力學2.3.3 CME的能源2.3.4 CME的直接驅動模式2.3.5 CME存儲和釋放模式2.3.6 CME與耀斑2.4 太陽能量粒子事件(SEP)2.4.1 SEP一般特征和分類2.4.2 SEP的基本性質2.4.3 CME激波與SEP2.4.4 SEP事件的大小2.4.5 SEP的空間分布特性2.5 太陽活動的長期變化2.5.1 太陽黑子與太陽黑子周2.5.2 太陽活動區2.5.3 太陽黑子數與地磁活動周期2.5.4 總太陽輻照度的長期變化2.6 行星際天氣2.6.1 行星際磁場、扇形結構與激波2.6.2 行星際空間的太陽風2.6.3 共轉相互作用區2.6.4 磁云——行星際空間的CME2.6.5 行星際激波2.6.6 宇宙線第三章 地球空間的天氣系統與天氣過程3.1 地球空間的天氣系統概述3.1.1 地球空間的基本結構3.1.2 地球空間的主要天氣系統3.2 磁層天氣3.2.1 磁層環流3.2.2 磁暴3.2.3 磁層亞暴3.2.4 輻射帶的動態變化3.2.5 高能電子暴3.3 電離層與熱層天氣3.3.1 電離層與熱層天氣系統的一般特征3.3.2 突發電離層騷擾3.3.3 電離層暴3.3.4 高緯電離層天氣3.3.5 中緯天氣3.3.6 低緯天氣3.4 空間天氣與對流層天氣3.4.1 太陽活動影響對流層天氣的可能途徑3.4.2 空間天氣與中性大氣的電耦合3.4.3 太陽活動影響氣象過程的機制第四章 空間天氣效應4.1 空間天氣對航天器的效應4.1.1 與航天器設計有關的空間天氣領域4.1.2 空間天氣對航天器的效應概述4.2 航天器表面充電4.2.1 概述4.2.2 航天器表面充電基礎理論4.2.3 LEO航天器表面充電問題4.2.4 LEO航天器表面充電的統計特征4.3 航天器內部充電4.3.1 航天器內部充電及異常分析4.3.2 內部充電的物理機制4.3.3 結論和措施4.4 單粒子事件4.4.1 航天器與航空器中的單粒子事件4.4.2 單粒子翻轉發生率的計算方法4.4.3 避免或減輕單粒子事件的措施4.5 輻射效應4.5.1 概述4.5.2 空間輻射對宇航員的危害4.6 電離層天氣對通訊、導航和定位的效應4.6.1 電離層中的電磁波傳播概述4.6.2 電離層對無線電系統的影響4.6.3 電離層閃爍4.7 地磁場變化對技術系統的效應4.7.1 地磁場的組成及變化4.7.2 磁暴對輸電系統和地下管線的影響4.7.3 地磁場對航天器工作狀態的影響4.8 高層大氣變化對航天器的影響¨4.8.1 大氣密度對低軌衛星的氣動阻力效應4.8.2 原子氧對航天器表面的侵蝕4.9 微流星體與空間碎片對航天器的影響4.9.1 微流星體4.9.2 空間碎片4.9.3 微流星體及空間碎片建模4.9.4 微流星體及空間碎片對航天器的危害4.10 人工局部改變空間天氣及其在軍事上的應用4.10.1 空間光學背景與航天器本身的發光現象4.10.2 空間電磁干擾及其對軍事的影響4.10.3 電離層人工變態及其在軍事上應用第五章 空間天氣建模與預報5.1 空間天氣建模5.1.1 空間天氣建模概況5.1.2 太陽活動建模5.1.3 太陽風建模5.1.4 磁層建模5.1.5 電離層建模5.1.6 中性大氣建模5.1.7 效應模式5.2 空間天氣預報5.2.1 空間天氣預報的主要內容和方法5.2.2 太陽活動預報5.2.3 行星際磁場南向分量預報5.2.4 地磁活動預報5.2.5 相對論電子事件可預報的特征5.2.6 電離層活動預報5.2.7 大氣活動預報5.2.8 全球空間天氣預報的自適應MHD方法英文縮寫與中文意義對照主題詞索引
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空間天氣學 節選
空間天氣學是應用廣泛的一門新興交叉學科，《空間天氣學》系統地介紹了空間天氣學研究的內容和*新進展。全書分五章，**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的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。《空間天氣學》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。
空間天氣學 相關資料
插圖：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后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并撞擊地球。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，加熱中性大氣并激發電離層擾動。太陽風狀態返回到未受擾動情況后，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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