右归胶囊女性可以吃吗:空间物理知识（三）

什么是双星计划

双星计划是我国第一次以自己提出的探测计划并开展国际合作的重大科学探测项目。双星计划与欧空局Cluster II的4颗卫星相配合，在人类历史上第一次进行地球空间“六点探测”，开始了地球空间天气多层次和多时空尺度研究新阶段。

双星计划主要研究太阳活动和行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程，进而建立磁层空间暴的物理模型，地球空间环境动态模型和预报方法。

双星计划包括两颗小卫星：近地赤道卫星，轨道高度577—78916公里和近地极区卫星，轨道高度558—38362公里。赤道卫星将探测近地磁尾区的磁层空间暴过程及向阳面磁层顶区太阳风能量向磁层中的传输过程；极区卫星将探测太阳风能量和近地磁尾区能量向极区电离层和高层大气的传输以及电离层粒子向磁层中的传输过程。

这两颗卫星运行于目前国际日地物理计划（ISTP）探测卫星尚未覆盖的地球空间重要活动区。赤道卫星和极区卫星相互配合，构成具有明显创新特色的星座式独立探测体系，可以对地球空间暴发生机制和发展规律进行立体探测。

“地球空间双星探测计划”的轨道设计和科学目标，正是当前国际上日地空间物理发展所需求的，因而受到了国际空间物理界的重视，并主动表示积极与双星计划进行合作。1997年11月欧空局科学代表团访华期间，欧空局科学部主任R.Bonnet和CLUSTER2项目科学家对双星计划进行了认真的评议，指出：“中科院空间中心提出的双星计划将会对正在实施的国际日地物理计划（ISTP）作出重要贡献，对于提高欧空局CLUSTER2项目的科学意义也是至关重要的。”

空间探测的现状

  40年前绝大多数科学家都认为地球除了接受太阳光的辐射恩惠外，几乎是在一个空无一物的真空中估计的运行着。现在这种观念已经根本的改变了，于是便诞生和成长起日地空间物理。如果说地球是沉没和行驶在在一种电离气体－等离子体的海洋里，像潜艇在海洋中一样，在充满各种能量的等离子体洪流中行驶着，人们也会感到惊奇。确实地球就在这种“海洋里”，每时每刻都经受着平均风速高达400公里／秒太阳风等离子体的吹袭。即使你没有听到风吼，也感觉不到房屋和大地的摇动，这狂风确实强烈地影响了地球。在地球的两极区，会突然有极光从天空上垂挂下来；地磁场发生了强烈的扰动――磁暴；无线电通讯突然中断；卫星上的仪器莫名其妙地损坏了；地面上长程输电线路感应了新的电流……这些想象都与地球外空发生的某些物理过程有关。

20世纪前50年，人们对地球外层大气和电离层都知之甚少，更不用说广袤日地空间里的现象。受观测手段的局限主要是地面上对地磁变化的观察，分布全球的地磁台长期观测分析出地磁场的各种变化，并由此反演和推断引起这种变化的外空原因。地磁场每日规则变化反演地球高空电离层电流体系和由地磁暴推断围绕地球环电流的存在就是成功的例子。

早在1931年恰普曼就预见到地球磁场不会延伸到无穷远，他们将被太阳风限制住，他计算了太阳风等离子体和地磁场的相互作用。把高速向地球扫过来的太阳风等离子体看做是几乎没有电阻的导体平面，在导体一侧有地球偶极子磁场，另一侧是没有没有磁场的等离子体，这样太阳风等离子体前进到接近地球磁场时，导体品面就产生感应电流，这感应电流既把地磁场限制在一定范围内，同时也阻止太阳风等离子体穿入地磁场深处。这就是我们今天了解到的地球磁层形成的雏形。1958年美国天文学家帕克（Paker）预言了太阳风――太阳连续吹出的等离子体流，四年后被观测证实地磁场被太阳风包围，完全被限定在一个范围，地球和行星际空间接壤有了自己永久的边界，这就是磁层。

太阳高能粒子可直达电离层和地球大气。夜间围绕地磁尾是薄的等离子体片。在环绕地球的赤道区高能电子和离子形成几个分立的捕获区，叫做辐射带，它们被更广大的热等离子层包围着。所有这些结构都通过地磁力线与地球的电离层联系着。边界层附近是太阳风穿入磁层的冷等离子体和由磁层内部逃逸出来的等离子体混合着。

太阳表面发生的剧烈活动（耀斑、日冕物质抛射事件等等），会使通常比较稳定的行星际太阳风发生剧烈变化，并影响地球磁层，特别是将能量聚集到磁尾，然后通过磁暴和磁层亚暴将能量释放出来。磁暴和磁层亚暴主要通过粒子尘降、场向电流和对流电场，向地球两极地区输送能量产生极光，并引起电离层、热层扰动，形成电离层暴和热层暴，影响中性大气和电离层全球结构变化。在磁暴期间，赤道环电流增强，在地面形成强烈的地磁扰动。有时磁暴期间还会形成辐射带相对论性电子增强，它是和太阳活动密切相关的。

在空间时代来临之前，人类对外层空间的认识主要是根据地球表面观测到的现象去推测外层空间所发生的一些物理过程。1958年第一颗人造地球卫星的发射成功开辟了人类对地球外层空间和行星际直接探测的的新时代，随着航天技术飞速发展，人类探测、研究和利用日地空间的能力也有了极大的提高，发现了大量新的现象（地球辐射带、地球弓激波、磁层顶、磁尾和太阳风等）。目前空间探测的重点已由早期开拓疆土式的空间发现转入深入了解地球空间环境发生复杂物理过程方面。