宇宙探索——红外和紫外望远镜

红外望远镜红外望远镜接收红外线探测宇宙。红外线是可见光波长较长的红端之外到毫米波射电波之间的电磁辐射光谱。宇宙中所有温度低于3000℃、高于-250℃的物体都发射红外线,因此,使用红外望远镜可以观测到温度从3000℃到-250℃的幼年恒星、褐矮星和行星等天体,以及星际尘埃物质和亚毫米波辐射等。由于红外线的幅度较宽,科学家将它划分为近红外、中红外、远红外和亚毫米波4段。地球大气层中的二氧化碳和水蒸汽,虽然吸收红外线,但宇宙中一些波长较短的近红外和中红外线,以及波长较长的亚毫米波可以到达山顶,因此,美国等国在1979年和1987年分…     

太阳活动与全球气候变化

太阳不断向地球辐射电磁波和粒子, 太阳辐射是地球气候系统最主要的能量来源. 地球气候系统对太阳活动的响应是一个复杂的过程, 包括辐射过程、动力学过程以及微观物理过程等. 根据太阳辐射的卫星观测结果和重建结果, 例举了古气候、温度、大气环流和云量等方面太阳影响气候的观测证据, 论述了太阳影响气候的三种可能机制, 即太阳总辐射变化可以影响地表温度, 并通过海-气耦合改变大气环流; 太阳紫外辐射通过调制平流层的温度和风场影响下面的对流层; 太阳通过行星际磁场调制银河宇宙线, 而银河宇宙线通过电离大气影响云量, 进而改变地球的能量收支.      

冬天的雪和恐龙的屁

很早就想写这样一篇文章了，因为有“科学家”研究认为，恐龙灭绝于它们自己的屁。道理似乎很简单：恐龙吃了大量的有机食物后，在消化过程中会产生大量的屁，这些屁的主要成分是二氧化碳、二氧化硫之类。大量的恐龙产生大量的屁，这就改变了大气的成分。二氧化碳和二氧化硫增多造成的温室效应使地球变暖，恶性循环的结果是地球最终变成了一个大温室，     

“奥伯斯佯谬”解析

所谓的“奥伯斯佯谬”,即浩瀚的宇宙有无数的恒星,大多数比太阳还大、还热,甚至比太阳大千倍万倍,论年龄大多超过太阳的60亿年,它们从无间歇地向四面八方辐射光和热.但是如此长的年月竟不能使漆黑的宇宙变白,仅能使宇宙增温2.7K.但是地球上的光和热确实来自太阳的辐射,这难以被人们理解的现象,后来被称为“奥伯斯佯谬”.     

由地球气候变暖引起的对航天发展的新思考

地球气候变暖引起了全球瞩目，它事关人类的命运。对它的成因，人们众说纷纭，多数人认为可能要归咎于人类的过度消费和过度排放，由二氧化碳所引起的温室效应所致。温室效应固然是个原因，但是否一定是主因？目前，全球科学家仍在致力于对此问题的广泛研究，尚未给出明确的答案。今天，认识或研究这个问题的视角基本上是放在人类活动和地球大气层上，很少从其他层面来研究。     

短波长紫外辐射变化与臭氧含量涨落之间的关系

位于低纬地区的印度同时测量了短波紫外辐射与臭氧含量,表明臭氧含量下降3%,短波紫外辐射通量(290nm)上升35%.但这个数值大于以往理论预期的数值.本文给出一个简单公式,这个公式描述了臭氧含量的变化与相应的紫外辐射变化之间的关系,用此公式计算得出的结果与印度测得的结果相符,很好地解释了低纬地区的印度测量的臭氧涨落与其相应的短波长紫外辐射变化之间的关系.      

图解空间望远镜发展史 γ射线空间望远镜（上）

正在地球上,我们能感受到最强的电磁辐射来自于太阳,地球的大气层帮我们阻挡了来自宇宙中绝大部分γ射线、X射线等高能辐射,以及部分红外和射电波。大气只为我们打开了两扇"窗口":一个允许可见光及部分红外线通过,我们眼睛能够感光的范围就在这个窗口之中;另一个位于射电波段,为无线电通讯、人造卫星数据传输等现代科技提供了可以实现的必要条件。我们的生活甚至生存都极大地依赖这两个"窗口"的存在,试想,如果大气无法阻挡高能辐射,那么地球可     

观天巨眼400年系列之十七遥望星空的红外眼睛

红外线也是一种肉眼看不见的电磁辐射.它的波长比可见光短,波长范围在0.7微米至1000微米之间.地球大气对大部分红外线都有吸收作用,能够穿透地球大气到达地球表面的红外线只有7个特殊的波长,它们分别是1.2微米、1.6微米、2.2微米、3.6微米、5.0微米、11.0微米、20.0微米.     

观天巨眼400年系列之十四捕捉看不见的光线

在观天巨眼系列前十三篇中,我们介绍了光学望远镜,它们只能用来观测天体发出的可见光.其实,天体还发出许多种我们人类的眼睛看不见的光线.如射电波(实际上就是无线电波,天文学上将其称作射电波)、红外线、紫外线、X射线、γ射线等.古代和近代的天文学家不知道这些不可见光线的存在,他们只能在可见光范围内观测宇宙、研究天体.近一二百年来,人们才陆陆续续发现这些看不见的光线,并且陆陆续续研制出许多观测这些天体辐射的特殊的望远镜,使人类对宇宙的认识越来越全面,越来越深入.     

实时仿真中的逼真虚拟地球实现

针对虚拟现实中真实感不强的问题,提出了一种具有高精度地表纹理的虚拟地球实现方法,构建了一个地表纹理像素精度高达21 600像素×10 800像素、地球表面轮廓凹凸效果和大气层光晕效果的虚拟地球.采用几何计算来构建地球形状模型,将地球按经纬度分成128块,分别计算每块区域顶点坐标、法向量、纹理坐标;采用混合纹理技术对地表纹理、云层纹理及云层法向量图进行3层纹理混合实现地球表面的云层和轮廓凹凸效果;采用实时移动与放缩带大气层纹理的正方形面板来实现大气光晕效果;采用可见性判断和纹理精度管理的方法,实时判断地球表面区域的可见性、选择不同精度纹理粘贴、剔除不可见区域,减少绘制开销.实验显示,该方法在加载1.02 GB纹理像素的情况下,达到了45帧/s的帧速率.      

探测地球自然灾害的一种方法

通过探测地球整体的辐射温度变化,即在空间把地球作为一个辐射点源对待,同时又将地球分成几百个局部,视为一个面源,进行实时的比较;又分别对太阳和宇宙背景的辐射温度变化进行测量,来了解地球表面和地气的热温度状况和太阳对地球、对宇宙背景能量传输的情况。从而研究地球上大规模灾害性事件(包括火山的爆发、地震、大气环流、气候变异等…)在整个地球上所能反映的热温度效应。探测地球在宇宙空间非平衡热状况下(太阳温度6000K;地球温度300K;空间背景3K)的耗散结构,研究在这种状况下物理力学的一些自会聚和自组织现象(即地球上灾害性事件形成过程),形成一门非平衡宇宙热力学,并使之成为一门实验科学。文章着重介绍为此目的实施的探测方法和其应用前景。     

美大学希望用“铱”星搭载遥感器

为把66台遥感器搭载在铱通信公司的“下一代铱”移动通信星座卫星上,从而深入认识太阳入射能量和地球反射到太空中的热能之间的失衡,美国约翰。霍普金斯大学应用物理实验室正在争取NASA经费。该项目称为“地球辐射失衡系统”,是竞争NASA“地球风险”2科学任务计划经费的一个候选方案。该计划要求相关任务能在5年内发射,耗资不超过1．5亿美元。应用物理实验室ERIS项目首席科学家戴鲁德说,要以认识全球气候变化所需的精度来测量射出辐射,就必须能随时随地地进行测量。     

访问“木老大”

木星是太阳系九大行星中的老大哥。中国古代称它为“岁星”，西方以罗马主神“尤皮特”命名之。木星的庞大体积能装下１３００个地球，其质量相当于其他８颗行星加起来的２．５倍，相当于地球的３００多倍；木星距离太阳７．７８亿千米，距离地球６．２８亿千米；自转周期９小时５０分，公转周期１１．８年。木星是一个没有固体外壳的流体星体，主要成分是氢和氦，含有少量氨和甲烷。木星内部是铁和硅构成的固体核，地心温度可达３万摄氏度，不断向外辐射能量，放出的能量是它吸收太阳能量的两倍多。木星有浓密的大气，永远被色彩斑斓的浓云…     

绿化:地球和宇宙

自从盘古开天地,地球已经走过了几十亿年的悠悠岁月,但只是在19亿年前,地球上才开始孕育出植物、动物、猿人、直立人、原始人一直到现代人类.地球人类文明阶段,只有几千年的历史,占地球生命历史的儿十万分之一.在这么短时间里发展起来的人类文明,既为人们创造着美好的生活,又产生了难以避免的文明附属品而危害着人类和地球环境.比如过度砍伐森林、温室效应所产生的酸雨、人口膨涨侵占耕地面积使植被急剧减少、沙漠化土地     

FY-3A卫星星内辐射剂量评估与分析

对FY-3A卫星近四年的辐射剂量数据进行分析,结果表明,在1 mm铝的等效屏蔽厚度下,星内辐射剂量存在显著的方向性差异,+Y向剂量增长变化显著大于+Z向.深入分析剂量变化与带电粒子辐射关系后发现,太阳质子事件期间的高能质子增长不会对辐射剂量增长变化产生显著影响;而高能电子是剂量增长变化的主要贡献者,其中扰动导致的高能电子通量强增长是使得辐射剂量显著增加的主要原因,并显著影响到卫星+Y向.进一步与工程常用SPENVIS剂量计算结果的对比表明,实测能更好地反映剂量动态变化和方向差异.综上,实测剂量数据对于同类工程星内器件的合理布局和工程防护设计具有一定指导和参考价值.     

中国向太空派了名“监督员”

<正>2016年12月22日3时22分,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将全球二氧化碳监测科学实验卫星(简称"碳卫星")发射升空,它将从太空监测全球各国二氧化碳排放,为中国节能减排等宏观决策提供数据支撑。这一卫星的成功发射使中国继日本和美国后,成为世界上第三个能从太空监测温室气体排放的国家。在未来3年中,这颗620千克重的碳卫星将在700千米太阳同步轨道上,每16天对地球进行一次全面"体检",最终形成     

到太空“治病”

今天 ,越来越多的有识之士 ,发出了强烈的呼喊 :拯救地球 !要拯救 ,就得“把脉诊断” ,了解“病情” ,就得要有全面、准确的科学依据。然而 ,时至今日 ,对于人类制造的二氧化碳 ,究竟有多少被海洋吸收这个问题 ,科学家们还不能做出准确的回答 ;全球年降雨量究竟有多少 ,也还没有掌握完整的资料。这也难怪 ,科学家们的工作受到诸多条件的限制 ,其中之一 ,就是在地球表面 ,无法全面测知这些资料。要给地球听诊把脉 ,判断地球的病情 ,必须跳出地球 ,依靠人造卫星上的遥控探测器来完成。为了全面准确地探测地球环境的情况 ,美国和日本共同提议一…     

最数字

欧洲空间局的“金星快车”卫星已经在这颗行星的大气里发现一个令人不可思议的寒冷区域，这里的低温环境或许能令二氧化碳冻结成冰或者雪。在对欧洲空间局“金星快车”5年间收集的观测数据进行分析后，科学家已经发现，距离金星地表大约125千米的大气处的温度低达-175℃。尽管金星距离太阳更近，但是这个古怪的冷层比地球大气层的任何部分都更加寒冷。     

伽马射线波段的地球与天空

对一架绕着地球运行的伽马射线望远镜来说，地球是最明亮的伽马射线源。地球之所以会发出伽马射线，是因为来自太空的宇宙射线高能粒子撞击地球大气所致。这种交互作用挡住了危害性辐射，让它们不会传到地表。在费米伽马射线望远镜大面积望远相机拍摄的这幅精彩的天与地影像中，这种伽马射线成为最具主宰性的辐射。在制作这张影像时，只纳入了银河中心在费米伽马射线望远镜正上方时的观测数据。其中，天顶投射至影像的中央，地球和天底附近的辐射映射到周边，     

2000-2021年青藏高原地区地表净辐射的时空变化

基于CERES卫星提供的2000年3月至2022年2月SYN1 deg–Level 3辐射数据,结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验以及EOF分析等方法,分析了22年间青藏高原地表净辐射的时空变化规律。研究发现,在空间分布特征上,青藏高原地表净辐射总体呈现南高北低的分布特征,地表净辐射变化趋势具有高度一致性,但在青藏高原南部地表净辐射变化量级远高于青藏高原北部;在时间演化特征上,地表净辐射呈现准正弦振动,年周期变化明显,特别是2016-2017年出现突变,下降约5.52 W·m^–2,同期云覆盖度年平均值提高约18.75%。