The Heliosphere Through the Solar Activity Cycle pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Suess, Steven T.

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:

价格:$ 190.97

装帧:

isbn号码:9783540743019

丛书系列:

图书标签:

太阳物理学
日球层
太阳活动周期
空间物理学
太阳风
行星际介质
太阳磁场
宇宙射线
太阳探测器
等离子体物理学

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具体描述

Understanding how the Sun changes though its 11-year sunspot cycle and how these changes affect the vast space around the Sun the heliosphere has been one of the principal objectives of space research since the advent of the space age. This book presents the evolution of the heliosphere through an entire solar activity cycle. The last solar cycle (cycle 23) has been the best observed from both the Earth and from a fleet of spacecraft. Of these, the joint ESA-NASA Ulysses probe has provided continuous observations of the state of the heliosphere since 1990 from a unique vantage point, that of a nearly polar orbit around the Sun. Ulysses results affect our understanding of the heliosphere from the interior of the Sun to the interstellar medium - beyond the outer boundary of the heliosphere. Written by scientists closely associated with the Ulysses mission, the book describes and explains the many different aspects of changes in the heliosphere in response to solar activity. In particular, the authors describe the rise in solar activity from the last minimum in solar activity in 1996 to its maximum in 2000 and the subsequent decline in activity.

恒星的秘密：跨越太阳系的磁场与能量流内容简介：本书深入探索了太阳系内部环境的动态本质，聚焦于太阳活动周期对行星际介质（Interplanetary Medium, IPM）的深刻影响。我们不再仅仅将太阳视为一个发光的球体，而是将其视为一个庞大、复杂的活动中心，其释放的能量和粒子流定义了太阳系宏大的结构与边界。第一部分：太阳活动的基石与周期性本书首先建立了一个关于太阳磁场起源与演化的坚实基础。通过对太阳内部对流区和辐射区的精细分析，我们阐述了太阳发电机（Solar Dynamo）如何产生和维持太阳磁场，以及这种磁场如何通过对流和科里奥利力被扭曲、放大，最终浮出太阳表面，形成我们所观测到的太阳活动特征。磁场拓扑结构：详细考察了太阳磁极反转的物理机制，以及这种反转如何驱动11年（或22年）的太阳活动周期。从日斑的诞生、增长到衰亡，我们追溯了磁通量绳（Magnetic Flux Ropes）的上升路径。太阳活动的具体表现：深入剖析了耀斑（Flares）、日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections, CMEs）和高能粒子事件（SEP）的物理机制。每一种现象都被置于太阳活动周期的特定阶段进行考察，讨论了其发生概率、能量释放的尺度以及对近地空间环境的瞬时影响。我们运用最新的卫星观测数据，重建了关键的爆发事件，揭示了磁重联（Magnetic Reconnection）在能量释放中的核心作用。第二部分：行星际介质的物理状态太阳活动周期的变化，直接调制了太阳系中普遍存在的介质——行星际介质（IPM）的性质。本书的第二部分将重点分析这些性质是如何随时间波动的。太阳风的结构与变异：太阳风是太阳能量和粒子向外传播的主要载体。我们详细区分了快速流（源自日冕洞）和慢速流（源自活动区）的特性，并探讨了它们在太阳系中的相互作用——即“太阳风湍流”。尤其关注于太阳活动极大期，当快速流和慢速流频繁相遇时，产生的激波和阿尔芬波（Alfvén Waves）如何有效地输运角动量，塑造了太阳风的整体速度剖面。磁场输运：太阳磁场通过太阳风被拖拽到太阳系内部，形成了著名的“阿基米德螺旋”（Parker Spiral）。本书通过解析帕克（Parker）的理论模型，并结合实地探测数据（如“旅行者号”和“先驱者号”的磁场测量），展示了太阳活动极性反转如何导致螺旋结构发生根本性的变化，这对于理解穿越日球层（Heliosphere）的粒子输运至关重要。高能粒子与宇宙射线：太阳活动周期是银河宇宙射线（GCRs）调制强度的主要控制因素。我们探讨了GCRs如何穿透日球层，并与太阳风等离子体相互作用。在太阳活动极大期，增强的磁场和更强的激波有效地“屏蔽”了内部太阳系，导致GCRs强度下降；而在活动极小期，这种屏蔽效应减弱，GCRs通量显著增加。第三部分：行星际冲击波与日球层边界的调制太阳风并非均匀的，当太阳风速度或密度发生剧烈变化时，会产生行星际冲击波（Interplanetary Shocks）。这些冲击波是加速太阳系内高能粒子的重要场所。冲击波物理学：详细分析了弓激波（Bow Shock）——本地星际介质（Local Interstellar Medium, LISM）与日球层等离子体相互作用的第一个边界——的结构。在太阳活动极小期，弓激波的位置更靠内，其结构也更稳定；而在活动极大期，持续的CMEs和高速流导致的冲击波更加频繁和剧烈，使得弓激波的位置和强度发生剧烈波动。日球层顶（Heliopause）的动态变化：日球层顶是太阳风压力与星际介质压力相平衡的区域，它定义了太阳系的物理边界。本书论证了太阳活动周期如何通过改变太阳风的动压，导致日球层顶的“呼吸”效应。活动极大期，日球层扩张，边界推向更远的距离；活动极小时，日球层收缩，边界内移。我们对比了不同任务（如Voyager 1 & 2）在不同太阳周期阶段穿越该边界时的观测特征，揭示了边界附近星际中微子和低能GCRs的流量差异。第四部分：对太阳系内天体环境的实际影响本书的最终部分，将理论物理模型与实际观测结果相结合，探讨太阳活动周期对太阳系内行星和航天器的具体影响。行星磁层耦合：研究了不同行星（如地球、木星、土星）的磁层如何响应太阳风的周期性变化。例如，地球磁层在太阳活动高峰期遭受的压力更大，极光活动更强，地磁暴的频率和强度也显著增加。我们分析了这些周期性变化对行星电离层和上层大气的影响。航天器遭遇：针对空间任务的工程师和科学家，本书提供了基于太阳活动周期的风险评估框架。我们探讨了高能粒子对航天器电子元件的辐射损伤（如单粒子翻转S.E.U.），以及等离子体对外部设备的腐蚀效应，这些风险在太阳极大期需要得到特别的关注和防护。通过对太阳活动周期的多尺度、多物理过程的综合分析，本书提供了一个理解太阳系动态演化的全面视角，强调了太阳活动不仅仅是太阳表面的现象，而是塑造整个日球环境的驱动力。