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第一章 概论 1

§1.1 空间天气及其效应 1

1.1.1 什么是空间天气 1

1.1.2 典型的空间天气效应 4

1.1.3 空间天气业务 7

§1.2 新兴的交叉学科——空间天气学 9

1.2.1 空间天气学的基本概念 9

1.2.2 空间天气学的研究对象 13

1.2.3 空间天气学的研究方法 14

1.2.4 空间天气学与对流层天气学比较 15

1.2.5 空间天气学研究的利益 17

1.2.6 空间天气学当前的状况和展望 20

第二章 太阳大气与行星际天气 23

§2.1 概述 23

2.1.1 太阳的结构与发电机理论 23

2.1.2 太阳大气中的天气系统与天气过程 29

§2.2 强电磁辐射型天气——耀斑 30

2.2.1 耀斑的基本形态 30

2.2.2 X射线暴 32

2.2.3 射电暴 35

§2.3 强的物质喷发型天气——CME 37

2.3.1 CME的形态特征 37

2.3.2 CME的结构与动力学 39

2.3.3 CME的能源 40

2.3.4 CME的直接驱动模式 42

2.3.5 CME存储和释放模式 43

2.3.6 CME与耀斑 46

§2.4 太阳能量粒子事件（SEP） 47

2.4.1 SEP一般特征和分类 47

2.4.2 SEP的基本性质 49

2.4.3 CME激波与SEP 52

2.4.4 SEP事件的大小 54

2.4.5 SEP的空间分布特性 57

§2.5 太阳活动的长期变化 59

2.5.1 太阳黑子与太阳黑子周 59

2.5.2 太阳活动区 60

2.5.3 太阳黑子数与地磁活动周期 61

2.5.4 总太阳辐照度的长期变化 61

§2.6 行星际天气 63

2.6.1 行星际磁场、扇形结构与激波 63

2.6.2 行星际空间的太阳风 65

2.6.3 共转相互作用区 71

2.6.4 磁云——行星际空间的CME 72

2.6.5 行星际激波 74

2.6.6 宇宙线 77

§3.1 地球空间的天气系统概述 81

3.1.1 地球空间的基本结构 81

第三章 地球空间的天气系统与天气过程 81

3.1.2 地球空间的主要天气系统 89

§3.2 磁层天气 90

3.2.1 磁层环流 90

3.2.2 磁暴 94

3.2.3 磁层亚暴 100

3.2.4 辐射带的动态变化 102

3.2.5 高能电子暴 103

§3.3 电离层与热层天气 106

3.3.1 电离层与热层天气系统的一般特征 106

3.3.2 突发电离层骚扰 107

3.3.3 电离层暴 108

3.3.4 高纬电离层天气 112

3.3.5 中纬天气 115

3.3.6 低纬天气 118

3.4.1 太阳活动影响对流层天气的可能途径 123

§3.4 空间天气与对流层天气 123

3.4.2 空间天气与中性大气的电耦合 124

3.4.3 太阳活动影响气象过程的机制 128

第四章 空间天气效应 135

§4.1 空间天气对航天器的效应 135

4.1.1 与航天器设计有关的空间天气领域 135

4.1.2 空间天气对航天器的效应概述 136

§4.2 航天器表面充电 137

4.2.1 概述 137

4.2.2 航天器表面充电基础理论 139

4.2.3 LEO航天器表面充电问题 140

4.2.4 LEO航天器表面充电的统计特征 147

§4.3 航天器内部充电 151

4.3.1 航天器内部充电及异常分析 151

4.3.2 内部充电的物理机制 157

4.3.3 结论和措施 161

4.4.1 航天器与航空器中的单粒子事件 162

§4.4 单粒子事件 162

4.4.2 单粒子翻转发生率的计算方法 165

4.4.3 避免或减轻单粒子事件的措施 171

§4.5 辐射效应 174

4.5.1 概述 174

4.5.2 空间辐射对宇航员的危害 175

§4.6 电离层天气对通讯、导航和定位的效应 176

4.6.1 电离层中的电磁波传播概述 176

4.6.2 电离层对无线电系统的影响 180

4.6.3 电离层闪烁 184

§4.7 地磁场变化对技术系统的效应 187

4.7.1 地磁场的组成及变化 187

4.7.2 磁暴对输电系统和地下管线的影响 188

4.7.3 地磁场对航天器工作状态的影响 190

4.8.1 大气密度对低轨卫星的气动阻力效应 191

§4.8 高层大气变化对航天器的影响 191

4.8.2 原子氧对航天器表面的侵蚀 192

§4.9 微流星与空间碎片对航天器的影响 193

4.9.1 微流星 193

4.9.2 空间碎片 194

4.9.3 微流星及空间碎片建模 196

4.9.4 微流星及空间碎片对航天器的危害 199

§4.10 人工局部改变空间天气及其在军事上的应用 201

4.10.1 空间光学背景与航天器本身的发光现象 201

4.10.2 空间电磁干扰及其对军事的影响 208

4.10.3 电离层人工变态及其在军事上应用 210

第五章 空间天气建模与预报 215

§5.1 空间天气建模 215

5.1.1 空间天气建模概况 215

5.1.2 太阳活动建模 220

5.1.3 太阳风建模 223

5.1.4 磁层建模 224

5.1.5 电离层建模 238

5.1.6 中性大气建模 242

5.1.7 效应模式 244

§5.2 空间天气预报 244

5.2.1 空间天气预报的主要内容和方法 244

5.2.2 太阳活动预报 247

5.2.3 行星际磁场南向分量预报 256

5.2.4 地磁活动预报 259

5.2.5 相对论电子事件可预报的特征 268

5.2.6 电离层活动预报 271

5.2.7 大气活动预报 272

5.2.8 全球空间天气预报的自适应MHD方法 273

英文缩写与中文意义对照 277

主题词索引 281