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空间天气学 目录
前言**章 概论1.1 空间天气及其效应1.1.1 什么是空间天气1.1.2 典型的空间天气效应1.1.3 空间天气业务1.2 新兴的交叉学科——空间天气学1.2.1 空间天气学的基本概念1.2.2 空间天气学的研究对象1.2.3 空间天气学的研究方法1.2.4 空间天气学与对流层天气学比较1.2.5 空间天气学研究的利益1.2.6 空间天气学当前的状况和展望第二章 太阳大气与行星际天气2.1 概述2.1.1 太阳的结构与发电机理论2.1.2 太阳大气中的天气系统与天气过程2.2 强电磁辐射型天气——耀斑2.2.1 耀斑的基本形态2.2.2 X射线暴2.2.3 射电暴2.3 强的物质喷发型天气——CME2.3.1 CME的形态特征2.3.2 CME的结构与动力学2.3.3 CME的能源2.3.4 CME的直接驱动模式2.3.5 CME存储和释放模式2.3.6 CME与耀斑2.4 太阳能量粒子事件(SEP)2.4.1 SEP一般特征和分类2.4.2 SEP的基本性质2.4.3 CME激波与SEP2.4.4 SEP事件的大小2.4.5 SEP的空间分布特性2.5 太阳活动的长期变化2.5.1 太阳黑子与太阳黑子周2.5.2 太阳活动区2.5.3 太阳黑子数与地磁活动周期2.5.4 总太阳辐照度的长期变化2.6 行星际天气2.6.1 行星际磁场、扇形结构与激波2.6.2 行星际空间的太阳风2.6.3 共转相互作用区2.6.4 磁云——行星际空间的CME2.6.5 行星际激波2.6.6 宇宙线第三章 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3.1.1 地球空间的基本结构3.1.2 地球空间的主要天气系统3.2 磁层天气3.2.1 磁层环流3.2.2 磁暴3.2.3 磁层亚暴3.2.4 辐射带的动态变化3.2.5 高能电子暴3.3 电离层与热层天气3.3.1 电离层与热层天气系统的一般特征3.3.2 突发电离层骚扰3.3.3 电离层暴3.3.4 高纬电离层天气3.3.5 中纬天气3.3.6 低纬天气3.4 空间天气与对流层天气3.4.1 太阳活动影响对流层天气的可能途径3.4.2 空间天气与中性大气的电耦合3.4.3 太阳活动影响气象过程的机制第四章 空间天气效应4.1 空间天气对航天器的效应4.1.1 与航天器设计有关的空间天气领域4.1.2 空间天气对航天器的效应概述4.2 航天器表面充电4.2.1 概述4.2.2 航天器表面充电基础理论4.2.3 LEO航天器表面充电问题4.2.4 LEO航天器表面充电的统计特征4.3 航天器内部充电4.3.1 航天器内部充电及异常分析4.3.2 内部充电的物理机制4.3.3 结论和措施4.4 单粒子事件4.4.1 航天器与航空器中的单粒子事件4.4.2 单粒子翻转发生率的计算方法4.4.3 避免或减轻单粒子事件的措施4.5 辐射效应4.5.1 概述4.5.2 空间辐射对宇航员的危害4.6 电离层天气对通讯、导航和定位的效应4.6.1 电离层中的电磁波传播概述4.6.2 电离层对无线电系统的影响4.6.3 电离层闪烁4.7 地磁场变化对技术系统的效应4.7.1 地磁场的组成及变化4.7.2 磁暴对输电系统和地下管线的影响4.7.3 地磁场对航天器工作状态的影响4.8 高层大气变化对航天器的影响¨4.8.1 大气密度对低轨卫星的气动阻力效应4.8.2 原子氧对航天器表面的侵蚀4.9 微流星体与空间碎片对航天器的影响4.9.1 微流星体4.9.2 空间碎片4.9.3 微流星体及空间碎片建模4.9.4 微流星体及空间碎片对航天器的危害4.10 人工局部改变空间天气及其在军事上的应用4.10.1 空间光学背景与航天器本身的发光现象4.10.2 空间电磁干扰及其对军事的影响4.10.3 电离层人工变态及其在军事上应用第五章 空间天气建模与预报5.1 空间天气建模5.1.1 空间天气建模概况5.1.2 太阳活动建模5.1.3 太阳风建模5.1.4 磁层建模5.1.5 电离层建模5.1.6 中性大气建模5.1.7 效应模式5.2 空间天气预报5.2.1 空间天气预报的主要内容和方法5.2.2 太阳活动预报5.2.3 行星际磁场南向分量预报5.2.4 地磁活动预报5.2.5 相对论电子事件可预报的特征5.2.6 电离层活动预报5.2.7 大气活动预报5.2.8 全球空间天气预报的自适应MHD方法英文缩写与中文意义对照主题词索引
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空间天气学 节选
空间天气学是应用广泛的一门新兴交叉学科，《空间天气学》系统地介绍了空间天气学研究的内容和*新进展。全书分五章，**章是概论，主要介绍了空间天气学的基本概念。第二章是太阳大气与行星际天气，重点介绍太阳耀斑、日冕物质抛射、太阳能量粒子事件和行星际激波。第三章介绍地球空间的天气系统与天气过程以及太阳活动影响气象过程的可能机制。第四章介绍空间天气对各种技术系统的效应。第五章介绍了空间天气建模和预报的基本情况和典型模式及预报方法。《空间天气学》可作为高等院校空间物理学、空间环境学和大气环境学等相关专业本科生和研究生的教材，也可作为空间科学、大气科学、天文学、环境科学、航天、通讯、军事、国防等部门研究人员和业务人员的参考用书。
空间天气学 相关资料
插图：与空间天气直接有关的区域巨大而又复杂，空间科学所有传统领域都与空间天气的研究有关。例如，行星际大气和磁层的研究，在加深我们对支配地球环境的基本物理过程的理解方面是很重要的。类似的，等离子体和化学反应率的实验室研究，有助于提高我们观测和了解空间各种现象的能力。空间天气变化开始在太阳表面。太阳是影响地球的电磁辐射和粒子辐射的能源。太阳活动性改变了太阳的辐射和粒子输出，在近地空间环境中以及地球表面产生相应的变化。就空间天气效应而言，最有影响的事件是太阳耀斑和日冕物质抛射。虽然太阳辐射的长期变化不会产生明显的空间天气效应，但它在帮助我们了解短期变化幕后的潜在效应方面是很重要的.太阳辐射输出的变化通过原子和分子的激发和电离直接影响高层大气和电离层的状态。太阳的粒子发射包括高能粒子和组成太阳风的低能粒子。粒子和场在从太阳外流时不断变化，特别是它们与行星际激波相互作用时。太阳风从太阳向外流动并撞击地球。太阳风的等离子体和磁场与地球的大气层和地磁场相互作用产生泪珠状的、被称为磁层的区域。这个区域的表面，即磁层顶，在太阳向是5～10个地球半径，而在反太阳向扩展到月球轨道之外。磁层顶被认为是一个屏障，它防止除太阳风携带的－小部分能量之外的所有能量进入磁层。在正常条件下，这个能量以磁层粒子和场的形式存储，但在一定条件下，它脉动式地释放到地球的大气层。能量的脉动式释放归因于磁层亚暴。它表现为明亮的、变化的极光和强的电离层电流。在亚暴期间，磁层的磁场突然呈现新的位形，接着是长达许多小时的恢复时问。亚暴描述了磁层对太阳风激励源相对短的响应，而地磁暴是对由强的、长时间（几天到几周）南向的行星际磁场的响应。这个状态产生相当大的环电流能量，因此，在低地磁纬度产生很大的地磁起伏。磁层粒子沉降到极盖，加热中性大气并激发电离层扰动。太阳风状态返回到未受扰动情况后，磁层和电离层需要几小时或几天才能恢复到原来状态。由于地球的磁场穿过磁层，大多数磁层过程通过某种方式与电离层和热层性质的变化联系在一起。例如，电流、极光发射、摩擦加热、电离和闪烁。所有这些现象都是近地空间天气的组成单元。这些效应也受源于低高度的过程影响，例如重力波以及来自太阳辐射和宇宙线的直接能量沉降。空间天气效应也包括在地表面感应的电流，它是电离层电流变化的结果。以上粗略地描绘了空间天气产生和变化的一般图像。归根结底，空间不是空的，太阳不是稳定的，空间环境对不断变化的太阳的响应就构成了空间天气。
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