Solar Dynamics and Its Effects on the Heliosphere and Earth pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Baker, D. N. (EDT)/ Klecker, B. (EDT)/ Schwartz, S. J. (EDT)/ Schwenn, R. (EDT)/ Von Steiger, R. (ED

出品人:

页数:380

译者:

出版时间:2007-4

价格:$ 281.37

装帧:HRD

isbn号码:9780387695310

丛书系列:

图书标签:

• 太阳动力学
• 日球层
• 地球物理
• 空间天气
• 太阳风
• 磁层
• 电离层
• 太阳活动
• 行星际物理
• 太阳耀斑

银河系边缘的幽暗低语：对未知星际介质作用的探索 本书聚焦于一个长期被主流天体物理学忽视的宏大课题：太阳系外缘，那些被星际介质（ISM）的稀薄气体和尘埃构成的广袤空间，如何与我们熟悉的太阳风和日球层（Heliosphere）相互作用，塑造着我们对宇宙环境的认知。 本书摒弃了对太阳活动周期及其近场效应的传统关注，转而深入探讨了当太阳系作为一个整体，以每秒约26公里的速度穿越局部星际云（Local Interstellar Cloud, LIC）时，所引发的跨尺度物理过程。我们将详细剖析，在日球层顶（Heliopause）这一由太阳磁场压力与外部星际磁场、粒子压力相抗衡的边界，所发生的复杂的磁流体力学（MHD）现象。 第一部分：星际介质的精细结构与动态演化 本部分将构建一个超越传统太阳系模型的星际环境视图。我们不再将星际介质视为一个均匀的背景场，而是将其视为一个充满湍流、磁场复杂、成分多样的动态系统。 第一章：局部星际云的湍流光谱与磁场重联 详细分析了旅行者号（Voyager）探测器数据揭示的星际介质内部的微观磁场结构。我们构建了新的模型来描述星际湍流的能量级串，并探讨了在日球层顶附近，星际磁场与太阳风磁场之间的磁重联事件如何高效地传输能量和动量。重点讨论了重联过程对加速高能粒子（如局部星际粒子，LIS）的贡献，而非仅仅依赖传统的激波加速机制。 第二章：星际尘埃的动力学与组成分析 本书深入研究了星际尘埃在穿越日球层时的行为。我们引入了对不同尺寸和化学成分的尘埃颗粒的轨道动力学模拟，考虑了太阳光压、电场拖曳力以及与中性原子碰撞的动量交换效应。通过分析溅射出的尘埃撞击地球大气层产生的效应，我们揭示了星际尘埃对地球近空间环境的间接影响，这一影响远超传统上只关注中性原子和离子的视野。 第三章：星际中性原子的渗透与光致电离反馈 着重分析了星际中性氦、氢和氖原子穿透日球层内部的机制。我们详述了这些原子在穿透过程中与太阳风等离子体发生电荷交换（Charge Exchange）的过程，以及由此产生的二次离子（如$ ext{He}^+$）如何在磁场中被捕获并加热日球层内部。本书提出了一种新的反馈机制：电荷交换产生的离子流对日球层边界的磁场压力贡献，正在被低估。 第二部分：日球层顶的非对称性与边界物理学 太阳系并非静止地漂浮，而是以一个特定的方向和速度穿行于星际介质中。这种运动导致了日球层顶的强烈不对称性，成为本书的核心分析对象。 第四章：日球层顶的超音速流场与弓激波的形态学 我们利用先进的MHD模拟，再现了日球层顶（Heliopause）的非球形几何。重点探讨了流向（Upstream）的星际中性原子密度梯度如何影响弓激波（Bow Shock）的形态，使其偏离经典的、关于均匀介质的预测。模拟结果表明，星际磁场的倾角对弓激波的强度和位置起着决定性作用，这直接影响了来自银河系核心的宇宙射线被屏蔽的效率。 第五章：日球层顶的湍流耗散与次级加速机制 在日球层顶附近，星际等离子体与太阳风等离子体的复杂相互作用导致了显著的湍流耗散。我们探讨了湍流如何有效地将磁能转化为热能和动能，特别是如何产生一系列的“次级”加速机制，这些机制可能比传统的日冕物质抛射（CME）加速更为持续地产生中等能量的银河系宇宙射线（GCRs）。 第六章：外日球层（Outer Heliosphere）的磁场重联与“暗流” 本书提出“外日球层暗流”的概念，指日球层顶外侧，星际介质中局部的磁场结构如何被太阳风的扰动所“塑形”，形成周期性的、低频的磁场结构变化。我们分析了这些变化如何通过磁重联作用，周期性地在日球层内引发“微型”的磁场重组事件，影响了日球层内部分区域的粒子输运效率。 第三部分：跨尺度效应与银河系环境的联系 最后，本书将视角拉回，探讨日球层与更广阔的银河系背景之间的耦合。 第七章：日球层作为银河系粒子探测器的局限性 我们批判性地审视了当前利用日球层来研究银河系宇宙射线的主要方法。本书强调，由于日球层本身的非均匀屏蔽效应，我们对银河系高能粒子能谱的测量存在系统性的偏差。通过建立新的日球层透射模型，修正了对室女座（Virgo）方向 GCR 强度的传统估计。 第八章：超新星遗迹对局部星际环境的长期影响 追溯了附近（约500光年内）超新星爆发事件对当前局部星际云磁场和化学组成造成的历史扰动。利用古地磁和月球岩石记录的同位素异常数据，我们重构了过去数百万年中，日球层与这些剧烈宇宙事件的相互作用历史，揭示了太阳系“家园”环境的非恒定性。 结论：重新定位太阳系在银河系中的物理地位 本书总结认为，理解太阳系的边界，必须超越太阳自身的活动，将目光投向其穿越的星际介质的复杂性。只有全面掌握日球层与外部环境的动态交互，我们才能准确地量化太阳系对地球环境的保护作用，并更精确地理解我们如何置身于一个不断演化的、充满挑战的银河系海洋之中。本书为下一代星际探测任务提供了理论基础，特别是那些旨在穿越日球层顶，直接探测“未被污染”星际介质的计划。

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