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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——CME37

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SEP52

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CME72

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