用量纲分析法求解太阳宇宙线扩散对流方程

太阳宇宙线在行星际空间的传播,包括行星际不规则磁场中的扩散和太阳风对流这两种物理过程.应用量纲分析法可以解出现有许多能化为贝塞尔函数的方程,得到与常用分离变量法完全相同的结果.为了求出均匀无限介质中扩散对流方程的解,我们引入反映粒子扩散和对流特征的无量纲参数.在扩散为主导的情况下,解在形式上类似于以对流速度运动的源的扩散,另一对流修正项可按对流参数的幂级数展开,其系数是扩散参数的广义超几何函数组成的级数.这种解的物理概念清楚,适用于讨论中等能量（E_p≥10¹Mev）以上太阳宇宙线上升期特性.     

太阳的连续微粒辐射──太阳风

一、引言人类对于行星际空间（特别是日地空间〕物理状态的研究,有着相当长的历史,但是直到二十世纪五十年代以前,较普遍的看法还是：行星际空间是略含尘埃的真空,偶尔才会受到来自太阳的微粒或等离子体的骚扰．１９６２年美国“水手二号”卫星的等离子体实验,直接证实了太阳连续不停地向宇宙空间辐射微粒,即太阳风．关于日地空间不是真空而是有运动着的物质的概念,才被人们普遍接受．太阳风的早期研究是以几种最容易观?...     

行星际航行的霍曼轨道

作行星际航行时,飞船沿着与两行星(地球和目的地行星)轨道相切的椭圆运行,所需要的能量最省(即所需出发速度最小),这一轨道称为霍曼轨道,它是因为德国空间航行的先驱者瓦尔特·霍曼(Walter Hohmann)而得名的.近年来发射的不少行星际飞船,其轨道都与这种所谓最佳航线相近.由于若干常见的力学教程[1],[2]曾提及这一问题,本文准备对此给出一个简单的分析. 为研究方便起见,作如下简化; 1.飞船是被火箭加速的.由于火箭的燃料燃烧极快,因而这一加速过程将在极短的时间内完成,而后飞船进入轨道.此时飞船之速度即为出发速度,飞船具有的能量为总能E…     

利用太阳能

太阳向地球提供大得惊人的能量,它驱动巨大的洋流和气流,令水产生蒸发和凝结的循环,给大地送来清洁的水,汇聚成河流;有时也形成破坏自然和城乡的台风、飓风和龙卷风。1906年旧金山7．8级的大地震,释放出约为10^17焦耳的能量,其实这相当于太阳在1秒钟之内照射到地球上的能量。地球可开采的石油资源,估计约为3万亿桶,约合1．7×10^22焦耳能量,这相当于太阳在一天半之内照射到地球上的能量。     

近代空间天文学的进展

一、概况以人造卫星为标志的太空研究已经经历了十五年以上的历史．如果从探空火箭算起,太空研究的历史还可以追朔到本世纪四十年代．空间科学技术的迅速发展,给空间天文事业开辟了十分广阔的前景．空间天文当今作为天文学中一个独特领域,已经发展成为一门相当齐全的综合性学科．１．外空天文观测的优越性首先,它能够在不同程度上越过地球大气这个屏障,开拓了天文观测波段,取得由外层空间进入地球的整个电磁谱的可能性．?...     

浅谈紫外天文学的发展

 在威廉·赫歇耳发现太阳的红外辐射不久,1801年德国物理学家里特尔发现了太阳的紫外辐射。紫外波段介于可见光和X射线波段之间。紫外辐射受大气吸收最为严重。对波长0.2-0.3微米的紫外线尚可用升高到50公里的气球获得,而其余紫外波段的观测工作必须要用火箭和卫星完成。由于在紫外区可以了解到比可见光区更多的有关天体物理状态和化学组成的信息,现代天体物理学家十分重视这一领域的研究。从太阳开始,先后探测了行星和行星际空间、银河辐射源,以及河外源,取得了不少令人振奋的成果。 太阳系紫外探测 紫外研究的第一个天体是太阳。其实,在太阳总辐射中,紫外辐射所占的比例很小,约占7％,但这部分短波辐射能够引起地球高层大气各种反应,对卫星表面涂层和太阳能电池有破坏作用,因而受到人们的重视。人们对太阳紫外辐射关注的另一个原因是太阳紫外光谱中有许多高电离硅、氧、铁等元素的谱线,它们对太阳色球和日冕间过渡层和耀斑活动的研究极有价值。     

50年来的中国电离层物理研究

简要叙述了电离层物理这门基础学科的主要研究对象和领域,强调电熟层研究应作为整个日地２环境的一部分,从它与太阳和行星际空间、磁层、热层和中低层大气相互作用角度开展整体的研究,描述了电离层、磁层和中性大气耦合过程的基础图像。对我国电离层研究概况和现状,从探测、形态资料分析、模式建立、物理过程机制研究、新技术应用等几个方面作了介绍,并对某些重要的进展和特色加以简要的评述,同时也特别强调了大力加强我国电离     

二氧化碳分子在温室效应中的作用

法国Angers大学的M．Chrysos教授和俄罗斯圣彼得堡大学的同行们联合研究了CO2分子在温室效应中的作用．他们发现CO2分子不仅作为单分子状态吸收与散射能量,而且还在分子与分子碰撞期间吸收与散射能量．由太阳发射的可见光入射到地球后,同时又以红外辐射的方式从地球反射．这些红外辐射被大气吸收和保持就成为温室效应的热量来源．虽然CO2分子在大气中所占比例要比N2与O2分子少得多,     

太阳远紫外在临近空间的辐射特性研究

太阳远紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,临近空间环境对太阳爆发活动的响应是有待深化研究的重要科学问题。对太阳远紫外在中高层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。利用FISM2耀斑模型计算的远紫外数据和MSIS-E-00模型提供的地球中高层大气数据,将120～190 nm的太阳远紫外辐射分为7段,使用基于Lambert-Beer定律的大气辐射传输方法进行数值模拟。选取2010年1月至2020年12月共11年间的150组耀斑数据,利用时间滞后互相关(TLCC)评估了太阳远紫外辐射和软X射线的耀斑峰值时间差,使用最小二乘法(LS)计算了二者的耀斑峰值流量关系,然后利用大气辐射传输方法计算了耀斑爆发时太阳远紫外在临近空间(20～100 km)的光谱特性、流量变化以及加热率变化,最后计算了太阳远紫外辐射在地球大气中的沉积情况。计算结果表明,在太阳耀斑爆发过程中,远紫外辐射的流量出现明显变化,流量峰值比软X射线提前240 s左右;远紫外辐射与软X射线的流量峰值近似线性相关,大于140 nm波段的系数随波长的增加而增大;在20～100 ...     

漫话地球

 地球是宇宙中一个尉蓝色的旋转大球,也是我们已知的唯一有生命的星球．她的产生,演变,兴衰和发展从古至今一直是我们不懈探索的重要科学领域之一．一、地球的形成地球是太阳系里的天体,地球的起源是太阳系起源的一个组成部分．太阳是太阳系的中心天体,质量达２０００亿亿亿吨,是地球质量的３３万多倍,占了整个太阳系数以万计的天体质量总和的９９％左右．太阳几乎“主宰”着太阳系的一切：光和热的效应,生命的维持和发展,以及支配着各天体的运动等．据天文学家推算,６６亿年前的宇宙充满了尘埃,星际有机分子和宇宙射线等“原始星云”．由于星云内部物质密度分布不均匀而形成了各个不同的引力中心,其中之一便形成了原始太阳．     

太阳活动与地球的空间环境

 光辉的太阳是地球万物生长的天然能量源泉,它不断地向太空发射大量的光和热．观测表明,太阳光球及其以上的太阳较外层大气中,时常有较大尺度或局部区域的、缓慢的或爆发型的变化现象,诸如太阳黑子、日珥和耀斑等,太阳物理学家把这些现象统称为“太阳活动”．太阳活动现象非常复杂多变,可以说是相当的丰富多彩．太阳黑子数目的变化具有显著的周期性,太阳黑子大量出现的期间叫做太阳活动峰年,黑子极少的期间称为太阳活动谷年或低年,两个峰年之间的周期平均约１１年．随着２１世纪的来临,美国国家海洋和大气管理局的科学家发出警告说,２０００年太阳活动将进人极大年──即太阳活动高峰期,剧烈的太阳活动可能会扰乱近地空间环境.     

寻找超高能宇宙线源——西藏广延空气簇射实验

总结了１９９０年６月到１９９３年１０月期间西藏空气簇射阵列的观测结果。寻找了来自于蟹状星云、Ｘ射线双星、脉冲星、活动星系核和其它活动天体的能量为１０ＴｅＶγ射线连续发射,没有发现连续稳定发射的迹象,但给出了每个源的流强上限。在阵列所观测的天区寻找了１０ＴｅＶ的γ暴,结果没有发现能量１０ＴｅＶ的γ暴,最后也给出了发现此种γ暴的上限。应用该阵列,明显地观测到了能量为１０ＴｅＶ的宇宙线流强的太阳和月亮阴影。观测了朝向和远离太阳的行星际空间磁场对宇宙线阴影的影响,这是行星际磁场对阴影位移影响的第一次直接观测。研究并发现在实验期间,太阳阴影的位置每年都在变化。同时观测在此期间,朝向和远离方向的宇宙线阴影的不同变化。另外,应用该实验的数据,给出了所谓的“膝”区的原初宇宙线能谱。     

宇宙射线与云的形成

丹麦与英国的物理学家们通过将粒子束注入云室中,演示了宇宙射线如何促进地球大气中水滴的形成．这是一个最好的实验证据,表明太阳通过改变达到地球表面的宇宙射线强度来对地球气候产生影响．     

寻找超高能宇宙线源——西藏广延空气簇射实验

总结了１９９０年６月到１９９３年１０月期间西藏空气簇射阵列的观测结果。寻找了来自于蟹状星云、Ｘ射线双星、脉冲星、活动星系核和其它活动天体的能量为１０ＴｅＶγ射线连续发射，没有发现连续稳定发射的迹象，但给出了每个源的流强上限。在阵列所观测的天区寻找了１０ＴｅＶ的γ暴，结果没有发现能量１０ＴｅＶ的γ暴，最后也给出了发现此种γ暴的上限。应用该阵列，明显地观测到了能量为１０ＴｅＶ的宇宙线流强的太阳和月亮阴影。观测了朝向和远离太阳的行星际空间磁场对宇宙线阴影的影响，这是行星际磁场对阴影位移影响的第一次直接观测。研究并发现在实验期间，太阳阴影的位置每年都在变化。同时观测在此期间，朝向和远离方向的宇宙线阴影的不同变化。另外，应用该实验的数据，给出了所谓的“膝”区的原初宇宙线能谱。     

太阳系地外海洋与潜在居民

太阳系是一个受太阳引力约束在一起的行星系统,包括太阳以及直接或间接围绕太阳运动的天体。在直接围绕太阳运动的天体中,最大的八颗行星由近而远依次为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。太阳系还包括行星的卫星、矮行星、小行星、彗星和行星际物质。     

空间环境之光学探测

 自然界中多姿多彩、纷繁变幻的光学现象激励人们不断认知和探索丰富的未知世界。在地球大气层之外, 存在一个叫做“空间环境”的领域, 它涵盖从离地面大约20 km 开始一直延伸到太阳的广阔空间。     

太阳磁重联的新证据

新观测为太阳系内最剧烈能量爆发现象提供了迄今最完整的图像证据太阳耀斑(solar flare)可以将太阳大气中的等离子体从百万度加热到几千万度。常随其爆发的还有日冕物质抛射(CME),可将几十亿吨的等离子抛进行星际空间。CME到达地球可扰乱地磁层,破坏电网设备,通讯系统等其他基础设施,对宇航员及在极地高空飞行的乘客造成潜在危险。     

银河宇宙线核传播的蒙特卡罗模拟

采用银河系超新星爆发中激波加速产生宇宙线的假定,用Monte Carlo方法模拟了宇宙线核在星际空间中的传播.模拟计算中采用加速器实验中测得的核碰撞截面和核散裂几率,考虑宇宙线核在星际介质中的作用和能量变化率,并采用标准漏箱模型决定宇宙线传播的扩散,最后采用力场近似处理太阳调制对宇宙线核的影响,所得到的0.5至20GeV/N的初级宇宙线硼、碳比,矾,铁比以及氧和铁的能谱与实验结果符合较好.讨论了超新星爆发的激波压缩比因子的不同取值对结果的影响.     

太阳简说

为了阐明太阳风、黑子、耀斑究竟是怎么一回事,让我们先了解一下太阳的基本情况。 一、太阳的大小、质量 太阳是银河系一千多亿颗恒星中的一颗,它位于银河系对称平面稍靠边缘的地方。太阳以及围绕它旋转运行的九大行星和数以万计的小行星、彗星等组成了一个庞大的家族——太阳系。太阳离我们人类居住的地球平均约有1.5亿公里远,太阳的半径约为696000公里,相当于地球半径的109倍。我们不难算出,太阳这个巨大的星球足有130万个地球那么大。太阳质量约为1.99×10~(33)克,是地球质量的33.3万倍。太阳的平均密度为1.41克/厘米~3,是地球平均密度的1/4。太阳中心密度为160克/厘米~3,中心压强相当于3000亿个大气压。 二、太阳的能量、温度 太阳是一颗时刻在进行热核反应的巨大火球。太阳每秒钟发出的能量(也称太阳的功率)约为3.83×10~(23)千瓦。若消除地球大气对阳光的吸收减弱作用,地面上同太阳光垂直的1平方厘米面积上每分钟获得太阳能(也称太阳常数)约为1.95卡。地球从太阳发     

基于高次余弦散射分布的空间卫星可见光特性

基于几何光学和辐射理论,研究了空间卫星的可见光散射特性.空间卫星的背景辐射主要包括太阳的直接辐射和地球及大气的散射辐射,根据目标的结构特性与背景特性建立了空间卫星的几何模型和光照模型.分析目标表面状况,入射到目标表面的光线近似服从高次余弦散射分布,根据能量守恒定理及表面材料的高次余弦散射分布特性建立了目标散射特性的数学模型.通过矢量坐标变换确定太阳、地球、观测卫星在目标本体坐标系下的相对位置关系.根据给定的几何尺寸和表面物性参量仿真获得了目标在探测器入瞳处的能量分布及星等特征,目标本体与太阳帆板在探测器入瞳处的辐照度最大量级均为10-12 W/m2.仿真结果表明太阳帆板在目标特性分析时不可忽略,为空间目标的可见光探测提供参考数据.