“行星地球”视角下的空间物理学,天文学论文.docx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《“行星地球”视角下的空间物理学,天文学论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《“行星地球”视角下的空间物理学,天文学论文.docx(10页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、“行星地球视角下的空间物理学,天文学论文摘 要: 空间物理学日趋成熟,既丰富了人类对地球和行星空间的认识,也引申出更具挑战性的问题。一些牵涉行星演化问题的解决倚赖与其他学科的穿插探寻求索,要求研究者从行星地球的视角出发,把地球视为一个从地核到磁层的多圈层耦合系统。作为系统外层环节的空间环境,华而不实的问题可通过比拟行星研究的思路找到突破口。基于学科穿插的比拟行星空间物理研究将是将来空间物理学的一个重要发展方向。阐述比拟行星空间物理研究的思路和必要性,梳理研究现在状况,并瞻望研究前景。 关 键 词: 空间物理; 磁层; 电离层; 行星; 比拟行星学 1空间物理研究的挑战和机遇 空间物理学主要研究
2、空间环境中的物理经过,其发展得益于人们对于空间中各种现象的好奇心所驱动的探寻求索行为。纵观数千年来世界各地文明流传下来的史料,围绕极光、气辉、慧尾、黑子等具有视觉冲击力的空间现象,观测记录数量愈益丰富,认知思辨水平逐步提高,衍生出多种具有地域特色的人与自然文化体系,并以神话、传讲、礼仪、哲学等形式传承至今。尤其是封建时代的中华文明,长期推崇 天人合一 的理念,使得包括空间现象在内的各种 天象 成为影响文明进程的一个重要因素。例如,极光和慧尾等现象往往与民族兴衰、王朝更迭、邦交征伐等重大历史事件联络起来1.由于观测和记录行为具有政治严肃性,很多较为显着的现象被具体记录下来,成为了解空间环境长期变
3、化的重要参考资料。例如,公元 1645-1715 年欧洲和亚洲的极光观测记录同时大幅减少,成为孟德尔极小期存在的重要佐证2. 空间物理学的构成与发展依靠观测技术的进步。尽管地面观测已持续数千年,人们始终无法知晓空间中物理经过的触发、发展和变化机理。直到近期 100 多年,磁强计、电离层测高仪等地面观测设备的持续运行,探空气球、火箭和大功率雷达技术的不断进步,使得人们终于告别裸眼观测的时代,本质上提高了认知空间的能力。20 世纪 50 年代末期,人造卫星及其搭载的场和粒子探测仪器实现了空间实地探测,促成了空间物理研究的飞跃,使其能够从地球物理、大气物理、天文等学科的穿插状态中发展起来,构成一门独
4、立的学科3.时至今日,空间物理研究者已经把握了地球空间环境中各个区域的电磁场和粒子的平均特征及其最主要的变化规律,并在一定程度上理解了背后的主要物理经过; 对行星际空间的安静和扰动状态也有了全局性的了解,并具备了初步的预报能力; 对太阳系其他行星的空间环境有了基本认识,并能够归纳出其与地球空间环境的主要异同之处。假如把理论体系架构的基本完善作为学科成熟的标志,那么能够以为空间物理学正处在一个接近成熟的阶段。 当下空间物理发展阶段具有与其他学科同阶段的类似特征。外表上看,经过数十年的观测数据和相关知识的积累,论文产出量加速增长,研究似乎变得越来越容易。实际上是研究难度持续增加, 瓶颈效应 越来越
5、明显。能够从空间探测和研究行为两方面来理解这一特征。 从空间探测来看,主要具体表现出在从基于单卫星计划的 普查 式研究过渡到基于多卫星计划的针对性研究。20 世纪 60 年代前后属于早期探寻求索阶段,地球空间的广袤区域中充满了未知,单颗卫星在运行经过中通常能够产生多个重要发现,甚至包括意外发现。借助单颗卫星探测的方式方法基本实现了空间大尺度电磁场和等离子体状态的普查,确定了各区域的标志性特征,并勾画出其基本变化规律。同时也了解到,空间中的场和粒子存在各种尺度的时间和空间变化,而单卫星探测并不能对其进行区分,于是不得不引入各种假设来简化问题。为了突破这一瓶颈,必须采用多卫星同时探测的方式。欧洲太
6、空局在 2000 年发射了Cluster 卫星簇,4 颗卫星联合观测将以亚暴为代表的全球尺度问题和以磁场重联为代表的微小尺度问题的研究向前推进了一大步。中国在 2003-2004 年施行了 双星计划 ,并与 Cluster 联合构成 6 星联测。美国航空航天局 2007 年发射包含 5 颗卫星的 THE-MIS 计划,针对亚暴问题进行研究; 2021 发射包含 4颗卫星的 MMS 计划对磁场重联问题进行研究。不难看出,这些多卫星探测计划通常设计用来解决较为详细的重要科学问题。 从研究行为来看,主要具体表现出在对研究者的能力要求越来越高。研究能力受限于研究者的知识宽度、理论架构、逻辑思辨力、思维
7、习惯、数据敏感度、工作经历体验等方面。早期探寻求索时期的工作方式注重于在解读数据的基础上建立理论,其难点在于太阳风-磁层-电离层-中高层大气耦合链中单个因果关系的猜想与辨别; 而现前阶段科学发现的产出方式则更倾向于从理论出发,锁定证实或证伪的关键环节,然后有目的地寻找对应的观测数据,其难点不仅包括因果关系的猜想与辨别,更在于对现有理论的深入认识和对观测数据的精准理解。这些特征对研究者和研究者共同体的时间和精神构成挑战,其最优选择必然是根据自个的研究兴趣,清楚认识研究特长,选择最有可能在较短时间内获得重大进展的研究方向。 进一步讲,空间物理现前阶段的本质特征能够概括为投入产出比的持续下降。就空间
8、探测而言,卫星平台和载荷的造价越来越高昂,却旨在解决少数关键科学问题; 就研究行为而言,研究者的入门专业训练内容逐步增加,研究思路和研究方式方法的创新难度加大,而做出重要科学发现的几率却不如以前。当然,这仅仅仅是从学科发展共性的角度来阐述。从科学发展的角度来讲则很不同,关键科学问题的解决正是量变到质变的转折点,例如,磁场重联的解决不仅有助于理解整个太阳系乃至宇宙中磁化等离子体中的能量转化方式,还可能帮助缓解将来能源危机。持续增加对传统研究的投入始终是主流之策。 研究人员以为,当下一些重要的空间物理学前沿问题必须通过突破学科壁垒来获得进展。传统的空间物理研究着眼于空间环境中所发生的经过,但一些重
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 文化交流
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内