Космическая физика
Космическая физика , также известная как физика космической плазмы , — это исследование естественной плазмы Земли в верхних слоях атмосферы и остальной части Солнечной системы . Он включает в себя темы аэрономии , полярных сияний , планетарных ионосфер и магнитосфер , радиационных поясов и космической погоды (известных под общим названием солнечно-земной физики). [ 1 ] ). Он также включает в себя дисциплину гелиофизики , которая изучает физику Солнца и , его ветер , проблему нагрева короны , солнечные энергетические частицы гелиосферу солнечный .
Космическая физика — это одновременно чистая наука и прикладная наука , имеющая применение в радиопередаче , эксплуатации космических аппаратов (особенно спутников связи и погодных спутников ) и в метеорологии . Важные физические процессы в космической физике включают магнитное пересоединение , синхротронное излучение , кольцевые токи , альфвеновские волны и нестабильность плазмы . Его изучают с помощью прямых на месте измерений с помощью зондирующих ракет и космических аппаратов. [ 2 ] косвенное дистанционное зондирование электромагнитного излучения плазмы и теоретическая магнитогидродинамика .
Тесно связанные области включают физику плазмы , которая изучает более фундаментальную физику и искусственную плазму; физика атмосферы , которая исследует нижние уровни атмосферы Земли; и астрофизическая плазма , которая является естественной плазмой за пределами Солнечной системы.
История
[ редактировать ]Космическую физику можно проследить до китайцев, которые открыли принцип компаса , но не поняли, как он работает. В 16 веке в книге «Де Магнете » Уильям Гилберт дал первое описание магнитного поля Земли , показав, что Земля сама по себе является великим магнитом, что объяснило, почему стрелка компаса указывает на север. Отклонения магнитного склонения стрелки компаса фиксировались на навигационных картах, а детальное изучение склонения вблизи Лондона часовщиком Джорджем Грэмом привело к открытию нерегулярных магнитных колебаний, которые мы теперь называем магнитными бурями, названными так Александром фон Гумбольдтом . Гаусс и Уильям Вебер провели очень тщательные измерения магнитного поля Земли, которые показали систематические изменения и случайные колебания. Это предполагало, что Земля не была изолированным телом, а находилась под влиянием внешних сил – особенно со стороны Солнца и появления солнечных пятен . Связь между отдельными полярными сияниями и сопровождающими их геомагнитными возмущениями была замечена еще Андерс Цельсий и Олоф Петер Хиортер в 1747 году. В 1860 году Элиас Лумис (1811–1889) показал, что наибольшая частота полярных сияний наблюдается внутри овала 20–25 градусов вокруг магнитного полюса. В 1881 году Герман Фриц опубликовал карту «изохазм» или линий постоянного магнитного поля.
В конце 1870-х годов Анри Беккерель предложил первое физическое объяснение зарегистрированных статистических корреляций: солнечные пятна должны быть источником быстрых протонов. К полюсам их ведет магнитное поле Земли. В начале двадцатого века эти идеи привели Кристиана Биркеланда к созданию терреллы , или лабораторного устройства, которое имитирует магнитное поле Земли в вакуумной камере и которое использует электронно-лучевую трубку для моделирования энергетических частиц, составляющих солнечный ветер. Начала формулироваться теория о взаимодействии магнитного поля Земли и солнечного ветра.
Однако космическая физика всерьез не начиналась до первых измерений на месте в начале 1950-х годов, когда группа под руководством Ван Аллена запустила первые ракеты на высоту около 110 км. Счетчики Гейгера на борту второго советского спутника «Спутник-2 » и первого американского спутника «Эксплорер-1 » обнаружили радиационные пояса Земли. [ 3 ] позже названные поясами Ван Аллена . Границу между магнитным полем Земли и межпланетным пространством исследовал «Эксплорер-10» . Будущие космические корабли будут выходить за пределы околоземной орбиты и более подробно изучать состав и структуру солнечного ветра. К ним относятся WIND (космический корабль) (1994 г.), Advanced Composition Explorer (ACE), Ulysses , Interstellar Boundary Explorer (IBEX) в 2008 г. и Parker Solar Probe . Другие космические аппараты будут изучать Солнце, такие как STEREO и Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Райкрофт, MJ (14 июня 1989 г.). «Солнечно-земная физика: обзор». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 328 (1598): 39–42. дои : 10.1098/rsta.1989.0022 .
- ^ «Учебник космической физики» . 26 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 18 декабря 2008 года . Проверено 31 декабря 2008 г.
- ^ Ли, В.; Хадсон, МК (2019). «Радиационные пояса Ван Аллена Земли: от открытия до эпохи зондов Ван Аллена» . Дж. Геофиз. Рез . 124 (11): 8319–8351. дои : 10.1029/2018JA025940 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Калленроде, Мэй-Бритт (2004). Космическая физика: введение в плазму и частицы в гелиосфере и магнитосфере . Спрингер. ISBN 978-3-540-20617-0 .
- Гомбоси, Тамас (1998). Физика космической среды . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-59264-2 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с космической физикой, на Викискладе?
