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精彩图片：地球的磁层: 热度 4 pony1984621 2011-4-25 00:16; 精彩图片：地球的磁层资料来源：美国航天局编译：马志飞在物理课上，你应该已经见过这样一幕了：如果在一个条形磁铁的周围撒上铁屑，你就会看到这些铁屑会排列成规则的形状，无形的磁场就展现在你的面前。我们的地球同样是一个巨大的磁石，科学家们花了一个世纪的时间来探索它的形状和结构。图片中所展示的就是地球磁场——磁层——仿佛是从太空中俯瞰。这只是一幅概念图，但是它依据的却是真正的科学观测数据，这些观测数据从太空时代（ Space Age ）就已经开始获取了。图片中橙色和蓝色的线条代表的正是地球两极的磁场线。实际上，磁力线是看不到的，但是它们可以通过观测地球空间周围的原子粒子而推算出来。与条形磁铁周围的铁屑不同，地球的磁层不是对称分布的，这是由于太阳风的作用，从太阳射出的高速运动的粒子流会带有自身的磁场特征。就像臭氧层一样，磁层对于我们地球上的生命来说是非常重要的，因为它可以防止我们遭受绝大部分的有害辐射和太阳热等离子体，把它们偏转到宇宙空间中去。由于我们最近的恒星不断辐射高速粒子流，我们的磁层就经常受到冲击，这会在地球周围的宇宙空间中产生电流——一种能够破坏无线电通讯和损坏卫星的电流，这种现象被称为“空间天气”（ space weather ）。此外，它们还可以产生美丽的极光。高清图片精彩图片：地球的磁层.zip; 个人分类: 科普翻译|6828 次阅读|4 个评论

最近地球为何易感冒？: sheep021 2010-9-9 14:39; 前言为什么中医界的上工不多？就是因为没有下苦功去搞懂天文学，《黄帝内经》的基础在天文。今天，天文学已经成为大众的科普知识，去天文馆跑上几次，买本书看看，头脑中太阳系的空间关系就清楚了。虽然我们对古人所设计的符号系统，多层次的阴阳五行架构，用现代科学还不能圆满的予以解释，但是只要我们用心去学，大胆探索实践，结合天文学、物理学等现代的最新发展，仰观天文、俯察地理，中察人事，无论多少，终将有所得。正文最近几年，乃至未来几年，地球进入灾害天气多发时期：狂风暴雨、泥石流，地震海啸，洪涝灾。甚至霍金都提醒大家准备移民外星球了。原因何在？各路专家，众说纷纭，莫衷一是。参阅古今文献，俺也来说说吧，仅供参考。俗话说：不识庐山真面目，只因身在此山中，欲说地球的天气，必须先跳球外，站在茫茫太空，方见地球全貌。地球赖太阳以存，地球上万物赖太阳而生。地球安危、万物存活莫不与太阳提供的能量有关。但强大的太阳风如果长驱直入，也足以毁了地球。奥秘在于：在地球之外有一个像巨大的肥皂泡般、保护地球的磁气层地球磁层。这个地球磁层相当于《黄帝内经》上讲的卫气，即在外表起护卫作用的阳气。阳气，也可理解为太阳之气。《黄帝内经生气通天论》中说阳气者若天与日，失其所，则折寿而不彰，故天运当以日光明。是故阳因而上，卫外者也。就是这个意思。上图说明了地球的卫气地球磁层抵抗太阳风的示意如图。太阳系边界地带的探测器转身回眸，观测到太阳风迎面撞击地球磁层的震撼场面但是，地球磁层并非滴水不漏，还是有部分太阳的能量照射到地球表面，如可见的和不可见的太阳光（包括来自其他星球的宇宙射线）。因此，地球磁层的强弱，决定了太阳风（包括其他宇宙能量）进入地球的多少。详见：杨学祥：磁气圈不断传输着从太阳风到地球磁层的能量。科学家的近期研究表明，在过去的 160 年里，磁场强度令人吃惊地下降了 10% 。地球磁场正在迅速减弱。地球两极的磁场正在变化，南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞。虽然，中医认为，百病生于风，但正气（卫气）的衰退则是主要的，正气内存，邪不可干。正气足则卫气也足，外在风邪就难以兴风作浪。所以，近年来，地球容易感冒的原因是地球磁场迅速减弱。而地球磁场为什么迅速减弱呢？根源在于正气不足。地球的正气源于何处呢？肾气虚即正气虚！肾属水，色黑。天天从地下挖煤、抽石油，开采地下水。现在的地球几乎都被掏空了在过去的 160 年里，磁场强度令人吃惊地下降了 10% 。地球磁场正在迅速减弱。这160年不正是现代科学技术、现代工业文明迅速发展的160年吗？长此以往，入不敷出地消耗，地球不仅容易感冒，而且还百病丛生。甚至《黄帝内经》教人如何对待自己，也教人如何对待地球：夫上古圣人之教下也，皆谓之虚邪贼风，避之有时，恬淡虚无，真气从之，精神内守，病安从来。今时之人不然也，以酒为浆，以妄为常，醉以入房，以欲竭其精，以好散其真，不知持满，不时御神，务快其心，逆于生乐，起居无节，故半百而衰也。; 个人分类: 感悟中医|802 次阅读|5 个评论

磁层电磁波中磁层甚低频发射的简单小结: williammilo 2010-2-23 21:29; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波中磁层甚低频发射/ 1.磁层甚低频发射是指磁层中除由雷电辐射产生的哨声外，还存在一些天然的和受其他电磁波触发的甚低频电磁波。这些电磁波的频率范围与哨声相近，但出现的持续时间和频率－时间关系却多种多样，从持续时间只有几分之一秒的离散型到持续几十分钟以上的宽频带连续发射型，统称为甚低频发射。在离散型甚低频发射中，准周期型的电波（如合声由从１０赫到５千赫的许多频率的上升调和下降调叠加而成，多发生在等离子层外的日照面赤道附近。 2.在高、中纬度地区，大功率电力网的高次谐波也在磁层触发甚低频发射，在沿等离子层顶内侧能观测到在这些高次谐波上叠加有上升调或下降调的离散型或准周期型的触发发射，它与合声不同之处是依附在工频的高次谐波上。受人工发射机信号触发的甚低频发射，依赖于发射信号的脉冲宽度、频率和功率，也依赖于电离层与磁层的条件。在适当的条件下，仅有１００瓦的奥米加导航电信号也能触发甚低频发射。 3.在宽频带连续型甚低频发射中，等离子层嘶声的频率为１０赫～５千赫，在等离子层顶和等离子层内能观测到。极光区嘶声的频率从几千赫至１００千赫。它们和上述受触发的离散型有明显的准相干波列不同，嘶声表现为非相干的，类似于随机噪声的宽带特性，极光区嘶声发生在极光区上空２０００公里附近，与极光的出现有很大的相关性。此外，还有一种在地面上接收不到、但在卫星上能接收到的高于电子回旋频率的右旋非常波模电磁波，因为频率高于哨声模电磁波，称为高通噪声。它是地球发出的、波长为千米数量级的无线电辐射，又称地球千米辐射。 4.磁层是能谱宽广（从等离子层内部几个电子伏的低能粒子到辐射带中高达几百兆电子伏的高能粒子）的空间等离子体，在磁层中存在等离子体不稳定性，甚低频发射正是这些不稳定性所激发的电磁波。通过实验证实，在近赤道平面区由捕获的高能粒子与波产生的回旋共振不稳定性产生触发型甚低频发射；大功率电力网激发的甚低频发射，引起捕获粒子的投掷角散射，从而使高能粒子沉降；人工发射信号受波与粒子的相互作用后被放大达分贝等现象，推动了理论的发展。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3683 次阅读|0 个评论

磁层电磁波中哨声的简单小结: williammilo 2010-2-23 21:02; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波中哨声/ 1.哨声是指雷电激发的电磁波的声频部分能以近似纵向的右旋非常波模式穿透电离层，并近似地沿地球磁场的磁力线在两个半球的磁共轭点之间传播。由于它处于音频范围（通常在５００赫到１０千赫），在地面或卫星上可接收到不同频率的、时延不同、类似口哨的声音，故称哨声。哨声一般持续时间约从十分之几秒（对应于在卫星上或低纬度地面接收）到几秒（对应于高、中纬度地面接收）。 2.哨声的传播路径经过电离层和磁层，因此，在地面或卫星上接收到的哨声中，包含有许多有关磁层和电离层的信息。在高、中纬度地区，哨声沿地磁场传播并遵守纵向传播规律。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|2596 次阅读|0 个评论

磁层电磁波中磁离子理论简单小结: williammilo 2010-2-22 22:00; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波中磁离子理论/ 1.磁离子理论是研究电磁波在磁离子介质中传播的理论。由处于外磁场中的自由电子、正负离子和中性分子组成的物质称为磁离子介质。宏观上它是中性的，各种粒子间常发生碰撞，碰撞频率可认为是常数，并忽略粒子热运动的影响。 2.磁离子介质中的电磁波受电磁波作用而作加速运动的带电粒子辐射出次波，所有的次波与入射波叠加起来形成在介质中的波场。介质和波的这种相互作用，决定了波传播的速度，表现为介质对电磁波的色散特性。做加速运动的带电粒子与其他粒子相互碰撞，将一部分电磁波能量转变为其他粒子热运动的能量，表现为介质对电波的吸收。外磁场对带电粒子的作用致使介质对电波的折射指数与波矢的方向有关，呈现出各向异性的特点。同时，在同一方向上存在有二个相速度，各相应于不同偏振的特征波，所以说磁离子介质是双折射介质。当电磁波的频率很高时，由于惯性，介质中的带电粒子来不及作大幅度的运动，辐射次波的效应很小，介质的色散特性衰退，此波将以接近真空中的光速，不损耗能量地传播。当电磁波的频率很低时，沿外磁场方向的介质电导率趋于无穷，电磁波以磁流波形式、以阿尔芬速度传播。 3.入射电磁波的能量在介质中以电场能量、磁场能量和带电粒子运动的动能三种形式表现出来。当电磁波的频率足够高时，离子运动的影响可以略去。若折射指数接近于１，则介质中电场的能量密度与磁场的能量密度相等，且远大于电子运动的动能，这时的波称为“电磁”的。当折射指数接近于零时，电场能量等于电子运动的动能，且远大于磁场能量，这时的波称为“电运动”的。当电磁波的频率足够低时，应考虑离子运动的影响。此时，折射指数远大于１，离子运动的动能与磁场能量相等且远大于电场能量，这时的波称为离子磁波，它以阿尔芬速度传播，沿用阿尔芬的术语，也可称为磁流波。 4.在磁离子介质中传播的电磁波，其电（或磁向量不断地改变方向和大小，可用这向量端点的轨迹来表示电磁波的这种特征，这称为电磁波的偏振。场向量在三个相互垂直方向上的分量之比可以完全确定波的偏振状态。一般说，任两个分量之比为复数，它表示在相应的平面内，向量端点的轨迹为椭圆，称该波为椭圆偏振波。在一些特殊情况下椭圆退化为圆或直线，分别称为圆偏振波或线偏振波。沿着波矢方向看，向量旋转的方向符合右手法则的称为右旋偏振，符合左手法则的称为左旋偏振。在传播的过程中，如果波的偏振状态保持不变，则称该波为特征波。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3625 次阅读|0 个评论

磁层电磁波的简单小结: williammilo 2010-2-22 19:48; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波/ 1.磁层电磁波磁层是地球周围的一个十分宽广的等离子体空间，其内的物理过程主要受地球磁场控制。由于磁层结构复杂以及太阳风的作用，多种类型的等离子体不稳定性都可以在磁层中发生。在磁层的各个区域会产生、传播不同类型的波，包括电磁波和静电波，统称磁层等离子体波。 2.磁层中的波和实验室等离子体的波有相同的基本特性，大致可分为阿尔芬波、离子和电子回旋波、静电波。阿尔芬波由于磁层中碰撞频率很小，等离子体可视为理想导电流体，它遵守阿尔芬的冻结原理，即等离子体运动时磁力线与粒子一起运动。当波的频率远小于离子回旋频率时，波的速度主要决定于离子的质量和磁张力，如弦的传播速度决定于弦质量密度和弦的张力一样。阿尔芬波的速度远小于光速，并且不随波的频率而变化。在从太阳到磁层的行星际空间观测到的许多起伏场都是阿尔芬波，绝大部分是从太阳向外传播的。在高纬度地面上观测到的一种频率在　０.００１～１０赫范围的地磁脉动，就属于这种沿地磁场传播的阿尔芬波，也是磁流体波。因为与等离子体一起振动的磁场是横向振动，阿尔芬波与一般的电磁波相似，也具有横电磁波的特性。只是波的磁场能远大于电场能。 3.随着波的频率的增加，阿尔芬波分裂为两个偏振方向相反的圆偏振波（对于纵传播），其中左旋偏振波对应离子回旋波。频率越接近离子回旋频率，则波的色散越明显；在频率等于离子回旋频率时发生谐振，如在等离子层顶和极尖区观测到略低于离子回旋频率的离子回旋波（频率为０.５～１００赫）。右旋偏振波对应电子回旋波，又称哨声模电磁波，有更明显的色散特性，波的群速度也小于光速。在磁层中哨声模电磁波十分普遍，如在等离子层顶和等离子层内部沿地磁场传播的电子哨声波（频率为１００赫～１兆赫）和离子哨声波（频率为１０～７５０赫）。此外，各种甚低频发射，包括等离子层嘶声、极光区嘶声、合声等，都属于哨声模电磁波或由它们组合的电磁湍流。在频率接近等离子频率时，如在电离层的高频无线电波，有寻常波和非常波，遵守阿普顿－哈特里公式。 4.一般说来，阿尔芬波、离子与电子回旋波都属于电磁波，是横波。在磁层等离子体中还有一种受静电力引起的等离子体振荡波，它不同于前者，是纵波。在冷等离子体中电磁波（包括阿尔芬波）可以传播，而静电波在等离子体中不能传播，只是一种振荡。这种振荡的恢复力是等离子体中的电子离开平均位置时出现的静电力。当有热运动时，电子的速度便有不同的分布，如果较高速度的粒子数目小于较低速度的粒子数目，当波与粒子相互作用时波将因其能量交给粒子而受到衰减。反之，如果较高速度的粒子数目大于较低速度的粒子数目，则波将获得能量而增大，导致不稳定性。磁层中的弓形激波和磁鞘中的弓形激波湍流就是宽带的静电波，频率为２００赫～３０千赫；在极光区上空也有宽带静电湍流，频率为１０赫～１０千赫；在磁尾等离子体片的边界上有宽带的静电噪声，频率为１０赫～２千赫。这些静电波在人造卫星上都能观测到。利用卫星还能观测到等离子层顶的两种谐振的振荡，一种称为下混杂谐振噪声，另一种称为上混杂谐振噪声，频率为１００～６００千赫。 5.此外，在频率很低时，波的相速度等于离子的热运动速度，故离子具有声波的速度，称为离子声波。还有一种由于密度梯度引起的漂移波，如同在重力作用下的空气与水两种流体的分界面上产生漂移波一样。在磁尾中性电离处可观测到离子声波和漂移波。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3396 次阅读|0 个评论

大灾难地磁场极性倒转: wangdw 2009-11-15 07:59; 大灾难地磁场极性倒转地磁场由主磁场、变化磁场和地壳磁场组成，地磁场随时间的变化主要包括主磁场的长期变化与变化磁场的短期变化 . 地磁场的长期变化包括非偶极子磁场的西向漂移与偶极子磁场的变化，还包括地磁场极性倒转。用通俗语言来说，就是现在的地磁南极变成北极，而现在的地磁北极则变为南极。磁场倒转的一种可能模型（ Cox 模型）认为极性的反转首先是场强的衰减 , 在几千年内场强衰减为原来的三分之一 , 同时偶极子轴有约 30 0 左右的摆动 , 然后沿不规则的途径移到相反的极性 , 场强开始上升 . 其时间间隔为 10 3 到 10 4 年 . 过渡时期地磁场变得很弱 . 我们一般知道，阳光、空气和水是人类生存不可缺少的条件。但是，还应加上地磁场。因为地磁场包在地球周围，形成磁层。而因为有了磁层就可以阻挡高速高温太阳风和宇宙高能粒子的轰击。磁层成为保护地球及人类的不可缺少的一道天然屏障。在地磁倒转的较漫长过程中，磁层将会遭到极大破坏甚至在一些时间内消失。 . 当偶极矩变小时 , 磁层会收缩 , 磁层顶会逼近地球 , 对于磁暴极为重要的环电流也会改变结构 , 甚至难以形成 . 偶极矩减小到一定程度时 , 磁极要发生倒转 . 极性倒转会使磁层结构完全翻转过来 . 在倒转期间 , 磁极会移动到低纬或赤道附近 , 本来位于高纬的极隙区会出现在低纬地区 , 进而改变太阳风的能量输入 , 也会影响能量的纬度分布和经度差异 . 这将给人类带来极大的灾难 . 古地磁研究的结果表明 , 地磁场的倒转开始于前寒武纪 (600 百万年前 ), 在以后所有的地质年代都观测到了 . 地磁场的极性无疑是循环性地变化 , 正反极性的数目和平均时间间隔都是相同的 (0.22 百万年 ). 不过，地磁场最近的一次反极性事件发生在 2 万年前的 1 万年期间内 . 是否新的一次地磁场极性反转快要到了 , 这是一个值得深入研究的课题 . 偶极子磁矩在十九世纪开始衰减至今 . 这说明偶极矩已经连续近 200 年内衰减，如果在今后保持以每年 4 10 19 Am 2 的速率连续衰减 , 则现在的 7.8 10 22 Am 2 需要约 2000 年衰减到零 . 当然 , 也有可能偶极矩的变化是波浪式的 , 即在今后还有增长的时期 , 那样的话 , 则衰减到零的时间就难估计了 . 不过 , 1555 年到 19 世纪 , 偶极矩基本上变化不明显 . 在偶极矩变化方面基本上能满足 Cox 模型所要求的 , 在几千年内场强衰减为原来的三分之一 . 但这是起码在数千年之后 . Cox 模型还有另外一个条件 , 那就是偶极子方向的变化要有 30 0 左右的摆动 . 根据分析的偶极子轴方向的变化远远达不到这一要求 . 尽管在 1555 年之后 , 20 世纪之前 , 大约 350 年间经度变化在 7 0 左右，纬度变化在 50 0 左右，也没有摆动现象 . 20 世纪的 100 年内经度变化在 3 0 左右，纬度变化只在 1 0 左右，地球磁南极的位置变化不明显离 30 0 差得很远 . 可见现在根本不存在地磁场倒转的可能 .; 个人分类: 地磁|5668 次阅读|1 个评论

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