Space Weather, Environment and Societies pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer-Verlag New York Inc.

作者:Lilensten, Jean

出品人:

页数:255

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9781402043314

丛书系列:

图书标签:

空间天气
环境科学
社会影响
地球物理学
太阳活动
电磁场
气候变化
灾害学
科学史
技术风险

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具体描述

Our planet exists within a space environment affected by constantly changing solar atmosphere producing cosmic particles and electromagnetic waves. This "space weather" profoundly influences the performance of our technology because we primarily use two means for transmitting information and energy; namely, electromagnetic waves and electricity. On an everyday basis, we have developed methods to cope with the normal conditions. However, the sun remains a fiery star whose 'angry' outbursts can potentially destroy spacecrafts, kill astronauts, melt electricity transformers, stop trains, and generally wreak havoc with human activities. Space Weather is the developing field within astronomy that aims at predicting the sun's violent activity and minimizing the impacts on our daily lives. "Space Weather, Environment, and Societies" explains why our technological societies are so dependent on solar activity and how the Sun disturbs the transmission of information and energy. Footnotes expand specific points and the appendices facilitate a more thorough command of the physics involved.

太阳风暴、地球磁场与人类未来：一场跨学科的探索图书名称：太阳的低语：地球磁层与文明的韧性图书简介：浩瀚宇宙中，我们的地球并非孤立的绿洲，而是被一个看不见的力场——磁层——所守护。这本书深入探讨了太阳活动这一宇宙中最活跃、最不可预测的现象，以及它如何通过太阳风和日冕物质抛射（CME）直接影响地球磁场、高层大气，乃至现代社会的方方面面。这不是一本单纯的天体物理学教科书，而是一部横跨空间科学、地球物理学、工程学、社会学和政策制定的深度报告，旨在揭示我们赖以生存的“空间天气”环境的复杂性与脆弱性。第一部分：无形之盾——地球磁层的动态平衡本书开篇详尽剖析了地球磁场的起源、结构与演变。从地核深处的液态铁流动产生的强大发电机效应，到磁场如何延伸至数十万公里外的磁层，我们构建了一个关于地球“保护罩”的立体图景。重点章节将聚焦于磁层如何与来自太阳的持续等离子体流——太阳风——进行复杂的相互作用。我们详细分析了磁重联（Magnetic Reconnection）这一关键过程，解释了能量如何从太阳风转移到地球磁层，最终触发地球上的地磁暴。通过对历史观测数据和先进的计算机模拟模型的整合，读者将理解磁层并非一个静态的屏障，而是一个不断演变、呼吸的等离子体结构。我们将探讨磁层亚暴的机制，解释为什么有些太阳事件的影响微乎其微，而另一些却能引发全球性的地磁扰动。此外，书中还将引入“空间天气预报”的概念，介绍NASA的“先进组合太阳望远镜”（RST）和ESA的“先锋任务”等前沿观测系统，它们如何帮助科学家实时监测太阳前沿，为地球争取预警时间。第二部分：能量冲击——从太空到地面的级联效应本部分是本书的核心，着重阐述了空间天气事件对现代基础设施构成的实际威胁。我们首先深入研究了地磁感应电流（GIC）的物理机制。当快速变化的磁场穿过导电回路，例如长距离输电线、油气管道和海底电缆时，会产生感应电流。书中通过对1989年魁北克大停电等标志性事件的案例研究，量化了GIC对电网的破坏潜力，并探讨了变压器饱和、保护系统误跳闸等连锁反应。接着，我们转向对导航和通信系统的影响。电离层是无线电波传播的关键区域，而空间天气事件（特别是对流层扰动）会剧烈改变电离层的电子密度和结构。这直接导致了高频（HF）无线电通信的衰减、卫星链路的信号损失（“闪黑”现象）以及GPS/GNSS信号的定位误差和中断。书中通过卫星轨道摄动模型，解释了低地球轨道（LEO）卫星如何因大气阻力增加而加速衰减，迫使操作人员进行昂贵的轨道维持操作。对于航空安全，本书提供了详细的分析。太阳高能粒子（SEP）事件会对跨极地飞行的航线构成辐射风险。我们不仅计算了地面辐射剂量，更重点分析了对飞行员和乘客的累积剂量，以及对机载敏感电子设备的瞬时单粒子效应（SEE）。第三部分：人类社会的脆弱性与韧性构建空间天气的影响早已超越科学范畴，直接触及经济安全与国家安全。第三部分将视角从物理现象转向社会应对策略。我们首先回顾了历史上对空间天气影响的认知演变，从早期电报线路的故障到如今对全球金融系统的潜在威胁。韧性建设是本书的重点。我们探讨了多部门的风险管理策略，包括： 1. 基础设施加固：输电系统如何通过安装中性点接地电阻、增强变压器绝缘等级以及制定更精细的电网分区策略来抵御GIC。 2. 预警与响应机制：空间天气预警中心的角色、信息传递链条的优化，以及政府机构（如美国国家海洋和大气管理局NOAA的太空天气预报中心SWPC）如何向关键部门发布级别化的影响预警。 3. 保险与金融风险：空间天气灾害的“巨灾”（Catastrophic）属性对保险业和再保险市场的挑战，以及如何开发适应性的风险转移工具。第四部分：前沿研究与未来展望最后，本书展望了空间天气研究的未来方向。我们讨论了新的观测技术，例如部署在月球和拉格朗日点（L1/L2）的监测平台，它们将提供更广阔的视野来捕捉CME的形成。此外，书中还涉及了对地外环境的考量。随着人类重返月球和登陆火星计划的推进，理解太空环境对宇航员生命支持系统、栖息地建设和原位资源利用（ISRU）的影响变得至关重要。书中对“行星际空间天气”的概念进行了初步探讨，预示着人类将需要在太阳系内构建更具适应性的技术系统。《太阳的低语》旨在为政策制定者、工程师、保险专家以及对宇宙中我们所处环境感到好奇的公众，提供一个全面、深入且具备高度实践指导意义的参考框架，以确保人类文明在持续的太阳活动面前保持稳定与繁荣。