太阳"打喷嚏",航天器"躺枪"

人类的航天活动日益频繁,意味着需要应对的空间天气危害挑战越来越多. 幽幽的极光是独特的自然景观,一般情况下只有在南北极高纬度地区的人们才能有幸一览其芳华.极光的出现需要3个条件:大气、磁场与高能带电粒子.太阳不断向太空抛射出带有巨大能量的带电粒子,当这些粒子来到地球附近时,被地球强大的磁场干扰,飞向南北两极,与大气分子...     

天上的火光

根据北欧的民间传说,北极光是战神沃丁的女婢们,在护送死去英雄的灵魂经过天际去英烈祠时,她们手中所持的金盾的反光.科学家们对这个现像的解释,就没有那么多的抒情色彩了.他们认为,极光的形成与电视屏幕上的图像的呈现原理相同.电视图像是由于电子束被电磁收聚在荧光屏上成焦而形成.地球的磁场对来自太阳的电荷粒子具有相同的效果,使它们在磁极上方的空中“屏幕”上聚焦.在极地,磁场成管柱状.当电荷粒子旋转而下时,彼此相撞并激发上层空气中的原子,也就是这些原子引起了极光的闪耀.氧原子产生红光、黄光和绿光;氮原子产生紫光、蓝光和绿光.出现在北半球的极光称北极光,出现在南半球的极光称南极光.当太阳发生了猛烈的气体爆发,它的表面的一小部分会突然耀亮,在这样的喷发后,总是能看到极光.太阳起暴时,原子的核子和电子从太阳的大     

地球自转对北极黄河站观测日侧极光弧运动的影响

利用北极黄河站全天空极光数据,采用AACGM模型,将日侧极光弧映射到地磁坐标系,定量计算地球自转导致的极光弧运动速度.对于任意一条极光弧,其偏斜角定义为极光弧方向与当地地磁东西方向的夹角.研究发现,地球自转产生的速度由极光弧离开天顶的距离和偏斜角决定,其中偏斜角的影响更为重要,其还决定速度的方向.在4年的观测数据中,提取超过40000张出现极光弧的图像,计算极光弧偏斜角.计算结果表明,日侧极光弧的偏斜角随磁地方时增大而逐渐减小,并在大约10:00MLT（磁地方时）附近发生反转.由于偏斜角的反转,地球自转产生的极光弧运动在晨侧多为极向运动,到午后多为赤道向运动.相比午前,午后的运动更为明显,最大速度可超过300m·-1.      

解开北极光之谜

自古以来．人们对北极光就有着种种传说。古代的芬兰人称之为“狐火”，因为芬兰地处北极罔内，是北极狐的故乡，那里的人们便认为，这种现象是由无数皮毛发亮的北极狐在芬兰北部靠近北极的拉伯兰地区的高山中奔跑造成的。从古希腊一直到罗马帝国．人们都相信北极光是战神手中所执的盾牌上射出来的光辉：每当地球上发生一次战争后，     

地上天上看极光

极光是发生在地球两极周围高层大气中的一种十分宏伟壮丽的发光现象,也是唯一能用肉眼看见的地球高层大气中的一种物理过程。极光的形态变化万千,颜色绚丽多彩。极光的每一次出现,都好似大自然恩赐给人类的一幅美丽画卷,可惜地球上绝大多数人都生活在中低纬度地区,他们一辈子也没有欣赏这空中美景的机缘。     

从空间拍摄的北极光照片

美国于1981年8月3日发射的动力探险者-1和-2科学卫星,最近发回了北极光的最新照片。动力探险者-1的轨道是近地点354公里、远地点24,000公里的大椭圆轨道。星上装有3台可见光-紫外扫描光度计,首次从空间拍摄并发回了北极光的照片。从照片上可以看出北极光很强,在活动最强烈时约是地球直径的三分之一。这种现象至今还只有在高空中和在出现强大的大气帷幔时才能观测到。     

北极黄河站极光亚暴期间低热层大气中性风研究

极光亚暴是地球空间基本的能量输入、耦合及耗散过程,其对低热层大气中性风的影响不容忽视,对这一问题进行深入研究具有重要意义.2010年11月,中国北极黄河站(78.92°N,11.93°E)安装了一台自主研制的全天空法布里-珀罗干涉仪(FPI)并开始进行正常观测,为中国首次获得了极光亚暴期间的FPI观测数据.根据2012年越冬期间的观测情况,对2012年11月12-14日及12月09-11日两个极光亚暴事件期间的数据进行处理,计算得到了5级干涉环对应的风场.亚暴期间风场变化与地磁活动变化的对比分析表明,风速的剧烈变化可能是由地磁活动剧烈扰动造成的.针对2012年11月13日00:00UT-02:00UT和2012年12月10日05:00UT-07:30UT的亚暴事件,将全天空相机拍摄到的极光图像与FPI干涉图像对应的视线风场进行对比分析.结果表明在极光活动中,视线风速加强的方向与极光弧的方向垂直,而在极光弧的平行方向,风速相对较小.      

喉区极光的机器识别

喉区极光是一种发生在电离层对流喉区附近的极光现象,是极光卵向低纬侧延伸出的南北向分立结构,其可能对应由磁鞘高速流与磁层顶作用引发的磁层顶重联过程.喉区极光研究对深入理解太阳风—磁层—电离层耦合过程具有重要意义.从长期观测所积累的大量全天空极光观测数据中准确高效识别出喉区极光结构,是开展喉区极光统计研究的基础.本文利用北极黄河站2003—2017年全天空成像仪的极光观测数据,建立了喉区极光图像标注数据集;基于密集连接卷积神经网络（DenseNet）对极光图像全局高维表征的自动学习,首次实现了喉区极光结构的机器识别.算法对喉区极光识别准确率达96%,且具有良好的泛化性能.研究表明基于深度学习的图像识别方法可用于从海量极光观测数据中自动识别喉区极光事件.      

绮丽多姿话云彩

在地球高纬度地区，夜空中经常会出现一种绮丽的彩色光象，这就是极光和夜光云。夜光云的景色十分迷人，它被人注意已达一个世纪之久，但大家对它仍知之甚少。     

极向运动极光结构和喉区极光光学观测特征的对比分析

利用中国北极黄河站高时间分辨率的三波段全天空成像仪极光观测数据,联合太阳风和行星际磁场等观测,分析了极向运动极光结构（PMAFs）和喉区极光的形成及演化特征.研究发现:一系列PMAFs与喉区极光事件同时出现在观测视野中,其中PMAFs主要发生在日侧极隙区极光卵赤道向边界的极向一侧,沿东西方向分布,点亮后向高纬运动;喉区极光紧靠PMAF一侧发生,从极光卵赤道向边界向低纬延伸,沿南北方向分布,点亮后向高纬偏西方向运动;观测期间PMAFs发生频率高于喉区极光;当PMAFs与喉区极光同时出现时,PMAFs可以与喉区极光几乎同时出现或略晚于喉区极光出现,持续时间较喉区极光短.观测结果表明:与PMAF相对应的磁层顶重联过程和与喉区极光对应的磁层顶凹陷导致的磁重联过程在日侧磁层顶上的相邻区域分别发生,两种极光事件的形成过程相对独立,可能不存在相互触发关系.      

太阳风与空间天气

正太阳每天东升西落,为地球上的人们带来了赖以生存的光和热。而在太空之中,太阳也以另一种方式影响着我们的地球。一种被称作"太阳风"的高速等离子体流时刻从太阳上涌出,并向太阳系的深处奔去。当它到达地球附近时,会与地球的磁场发生作用。强烈的太阳风暴会引起地球磁场的剧烈变化,诱发地磁暴的产生。在人类活动尚不依赖高技术系统的时代,地磁暴除了会让更多地方的人们有机会一睹美丽的极光外,并不会造成严重的后果。而现如今,严重的太阳风     

北斗七星和北极星

北极星现在在很靠近地球北极指向的天空。因此，看起来它总在北方天空。正是因为它所处 的位置重要，才大名鼎鼎。其实，按亮度它只是一颗普通的二等星，属于“小字辈”，它离 我们 300多光年。北极星属于小熊星座中最亮的恒星，也叫小熊座α星，中国古代称它为“ 勾陈一”或“北辰”。在星座图形上，它正处于小熊的尾巴尖端。 　　说到这里，或许你要问：小熊星座α星会永远享受北极星的尊称吗？或者说，地球自转 轴的北极会永远指向这颗星吗？首先应该指出，地球自转轴也是在周期性的缓慢摆动。因此 ，地球自转轴北极指向的天空位置自然也…     

东西南北如何确定

地球是一个不很规则的球体,它的东西南北方向是如何确定的呢?地球上的方向是根据地球的自转确定的:顺着地球自转的方向是东,逆着地球自转的方向则是西。地球绕着地轴自转,地轴的两端称为两极。如果在地轴一端的上空看地球自转的方向,逆时针转动的一端就是北极,顺时针转动的一端就是南极。南极和北极分别是地球最南和最北的两个极点,地球上一切向着南极的方向为南方,一切向着北极的方向为北方。东方和西方是无限的。如果你从地球上两极以外的任何地点出发向东走,可以绕地球一周后再回到原来的地方;而且还可以继续往东走,但是永远找不到东方的…     

备受青睐的火星探测——著名火星探测器一瞥

浴火重生的"凤凰" 2007年8月4日发射的凤凰号火星着陆器将是第一个在火星北极地区着陆的探测器.近年来,科学家发现火星北极地区覆盖有大量的冰,所以美国制定了以寻找水为核心的火星探测战略,凤凰号就是这个战略的执行者.     

地球的荧光屏效应

人类观赏极光已经有数千年的历史了,不过,一个根本的问题是,极光是如何产生的?太阳似乎是极光产生的原因之一。数十年来,太空科学家已经知道,在太阳活动较为旺盛的时候,极光的出现也较为频繁。在地球表面,我们可以藉由观测极光来监测太阳的活动。许多教科书将极光的成因,归咎于     

亚极光区极化流发生期间电离层离子下行的统计

亚极光区极化流是地球磁层–电离层耦合过程中最重要的现象之一,对电离层具有重要的调制作用.多数情况下,亚极光区极化流发生时会伴随局地离子上行流动,目前已对其有充分的研究,但对离子下行的研究却甚少.本文分析了DMSP卫星在2001-2015年间16个地磁暴中的观测数据,在483个亚极光区极化流事件中找到102个离子下行事件...     

黄河站和Tromso站亚暴期间热层风场观测结果

中高层大气风场探测对研究大气物理过程具有极为重要的意义，尤其是在极地地区，风场对大气结构的影响更为剧烈.针对亚暴期间中国北极黄河站和日本Tromso站上空OI557.7nm气辉层（低热层）中性风场，利用全天空法布里-珀罗干涉仪（all-sky Fabry-Perot Interferometer，all-sky FPI）探测气辉谱线的多普勒频移，反演气辉层的大气风场信息.结果表明，低热层风场平均水平在100m·s-1左右，热层风场在极地地区更为剧烈，纬度相对较低的Tromso站探测到的风速整体小于同期黄河站上空的风速.结合离子风数据，分析离子拖拽和焦耳加热对中性风的影响过程，发现极光亚暴不仅对低热层风场有增强作用，也有明显的抑制效果，但整体风向都垂直于极光弧变化.      

一颗渺小而不平凡的行星（下）

大约5,000年前,埃及的一些天文学家兼祭司发现,离正北极最近的恒星是天龙座a星,而不是今天叫做“北极星”的小熊座尾端那颗恒星(小熊座a星).而目前,时轴的摇摆运动正缓慢地使地球北极比以往更接近小熊座a星,但在经过大约100年之后,即到公元2100年左右,地球北极将开始离开小熊座.直到公元14,000年,新的北极星将是天琴座a星.如果12,000年后地球上还有海员在大海中往     

地外生命和外星人探测

三、地球外部和外部环境地球的外部地球略呈梨形,北极地区约高出18.9米,南极地区低24～30米,平均半径6378千米,质量6×1027克,离太阳的平均距离(即轨道半径)14960万千     

“哈勃”眼中的木星和土星极光

最近,“哈勃”太空望远镜上新安装的影像分光仪(STIS)发挥其高度解像力捕捉到了木星和土星两极的壮丽极光。 众所周知,地球极光是由太阳吹向地球的太阳风