空间物理全册配套完整课件.ppt

1、(2)l本课宗旨本课宗旨: :概括地了解地球科学的主要内容概括地了解地球科学的主要内容, ,为深入学习打下基为深入学习打下基础础, ,为选择专业提供参考为选择专业提供参考l主要内容主要内容: : Part 1 Part 1：空间科学空间科学 Part 2Part 2：固体地球：固体地球( (地质地质, ,地球化学地球化学, ,地球物理地球物理) ) Part 3 Part 3：遥感与地理信息系统：遥感与地理信息系统(3)本学期的本学期的地球科学概论地球科学概论课程的上课时间及地点安排如下：课程的上课时间及地点安排如下： l宗老师上课时间：宗老师上课时间：9月月9日日10月月14日（其中包括一节

2、考试课）日（其中包括一节考试课）(4)地球空间地球空间 高层大气，电离层，等离子体层，磁层高层大气，电离层，等离子体层，磁层日地空间（太阳）日地空间（太阳）行星物理行星物理空间探测空间探测(5)l各个区域的基本特征各个区域的基本特征重点重点l必备的基础知识必备的基础知识基础基础l怎样研究这些问题怎样研究这些问题方法方法l当前关注的主要问题当前关注的主要问题一般一般(6)Textbooks：1.太空探索太空探索焦维新焦维新傅绥燕编傅绥燕编2.空间天气学空间天气学焦维新焦维新编编3.空间天气空间天气王劲松王劲松吕建永吕建永编编4.太阳风暴揭秘太阳风暴揭秘总装备部总装备部科普：科普：http:/ww

3、w.phy6.org/Education/Intro.htmlThe Exploration of the Earths MagnetosphereFrom Stargazers to Starshipshttp:/ http:/ http:/ 手机：手机：13683171272(9)l地球的中高层大气与电离层地球的中高层大气与电离层l磁层物理磁层物理l太阳与太阳风物理太阳与太阳风物理l太阳系行星科学太阳系行星科学(10)l我们我们或多或少或多或少知道的空间现知道的空间现象象(11)11地球偶极磁场(12)超新星爆发与宇宙线银河系大小的星系中超新星爆发的概率约为50年一次hugeasteroi

4、dsmayhavebroughtgoldandotherpreciousmetalstoinfantEarth,newresearchsuggests.9.2012(13)彗星与太阳风彗星与太阳风彗星彗星馬王堆帛書的彗星臨摹圖馬王堆帛書的彗星臨摹圖 (29幅) 西漢古墓小行星与小行星带小行星与小行星带有超过一万个小型星体（1 km 1000 km）位于与之间，这个带是小行星带，大部分小行星带，大部分来自于与之间小行星带。小行星带。(17)日全食与日冕日全食与日冕酒泉.金塔, 2008年8月天狗食日天狗食日(18)太阳黑子太阳黑子公元前140年前的淮南子中记载的：“日中有踆乌。”汉书五行志出现的

5、黑子记载：“河平元年，三月乙未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”(19)192600BC河图稽命征上说：“附宝（黄帝之母）见大电光绕北斗权星，照耀郊野，感而孕二十五月，而生黄帝轩辕于青邱。”(20)20Dst=-287射线极光(21)2121Dst=-287射线极光(22)极光弧(23)23幕状极光(24)Blokken in Sortland, Norway Apr. 3, 2010Zoltan Kenwell, North of Edmonton, Alberta, Canada, Apr. 1, 2010弥散极光(25)25Lance Parrish, Skiland, Alaska,

6、 20 miles NE of Fairbanks Apr.5,2010 极光大爆发(26)Lance Parrish, Skiland, Alaska, 20 miles NE of Fairbanks Apr.5,2010 极光在正上方(27)极光发生的地点！(28)从天上看极光(29)(30)(31)31http:/dac3.pfrr.alaska.edu/pfrr/AURORA/INDEX.HTM极光的色彩红色蓝绿深红地球的极光产生：地球的极光产生： (32)极光发生的地点！frequency with which aurora is seen in various polar reg

7、ions, produced in 1860 by Elias Loomis (1811-1889), professor of natural philosophy at Yale. Auroral Frequency Map produced in 1881 by the German scientist Hermann Fritz (1830-1883). (33)天王星天王星海王星海王星冥王星冥王星土星土星木星木星火星火星金星金星水星水星地球地球33NATURE |VOL 432 | 4 NOVEMBER 2004(34) “A geomagnetic storm is charact

8、erized by a main phase during which the horizontal component of over a time span of one to a few hours followed by its recovery which may extend over several days (Rostoker, 1997)”.Note other currents (e.g. magnetopause currents also can contribute to Dst).磁暴急始磁暴急始主相主相恢复相恢复相初相初相(35)AnnualSunspotNumb

9、er:1930-2000MajorMagneticStorms:1932-2000磁暴和太阳黑子的关系Borovsky, J. E., and M. H. Denton (2006), Differences between CME-driven storms and CIR-driven storms, J. Geophys. Res., 111, A07S08, doi:10.1029/2005JA011447.(36)l地球空间的定义地球空间的定义l地球的大气层地球的大气层l中高层大气中高层大气l电离层电离层l等离子体层等离子体层l磁层磁层(37)l靠近行星地球的、受太阳辐射变化直靠近行

10、星地球的、受太阳辐射变化直接影响的空间区域。接影响的空间区域。l内边界大约距离地球表面内边界大约距离地球表面6060公里，外公里，外边界是太阳风与地磁场相互作用形成边界是太阳风与地磁场相互作用形成的的. .(38)l地球大气的一部分，从距地地球大气的一部分，从距地球表面约球表面约6060公里，扩展到几公里，扩展到几十个地球半径十个地球半径l地磁场地磁场(39) 地磁场产生：地磁场产生： 磁流体发电机磁流体发电机(40)l中高层大气中高层大气l电离层电离层l等离子体层等离子体层l磁层磁层(41)(42)(43)可见光图象可见光图象 红外图像红外图像 中高层大气与电离层中高层大气与电离层 (45)

11、l吸收太阳紫外辐吸收太阳紫外辐射和射和X X射线（最重射线（最重要）要）l带电粒子加热（带电粒子加热（高纬地区）高纬地区）l电离层电流加热电离层电流加热（高纬地区）（高纬地区）磁层磁层电离层电离层(46)l40公里以下：公里以下：1MeV-GeV）的区域，环）的区域，环绕着地球绕着地球l在大约在大约1.13.3个地个地球半径以内和球半径以内和4.56个地球半径的两个区个地球半径的两个区域内域内分别称为分别称为内辐射带内辐射带和和外外辐射带辐射带。(200)(201)(202)(203)(204)(205)(206)l在地球周围由地磁场捕获的高能带电粒子区域；在地球周围由地磁场捕获的高能带电粒子

12、区域；l按空间区域分内辐射带和外辐射带：按空间区域分内辐射带和外辐射带：l内辐射带内辐射带：在赤道面上离地心：在赤道面上离地心1.11.1到到 3.3 3.3个地球半径，主要是个地球半径，主要是高能质子。高能质子。l外辐射带外辐射带：在赤道面上离地心：在赤道面上离地心4.54.5到到 6.0 6.0个地球半径，主要由个地球半径，主要由电子组成。电子组成。l模型：模型：l静态静态: AE-8, AP-8, and CRRES-PRO,l动态动态: CRRES-ELElCOSPAR（国际空间联合会）（国际空间联合会）lEspecially important at MEO altitudeslDa

13、ta is critical from MEO regionslMEO：下一代通信卫星星座的关键：下一代通信卫星星座的关键区域区域L Equatorial Radial Distance (RE)HEOGPSGEO050100150200250CRRES MEP-SEU Anomalies0CRRES VTCW AnomaliesInnerBeltSlotOuter Belt51015123456780102030SCATHA Surface ESD单粒子翻转深层充电表面带电(Dose behind 82.5 mils Al)SCATHA 由于空间活动的军事和政治敏感性，对于在轨卫星的环境模型

14、和数据各大国都保密，我国必须开发自主的、高性能的空间辐射环境监测技术。 REEVES et al, 2009空间环境危害与带电粒子能量及类型的关系空间环境危害表面带电表面剂量表面剂量深层充电单粒子效应核辐射激发总剂量位移损伤粒子种类 粒子动力学时间尺度(209)3.2.1. 4.off5.l深层充电效应深层充电效应 1 MeV e-(210)空间环境如何影响空间飞行器 锁(211)Probability of discharges goes up dramatically with increasing electron fluence.Vampola (1977)(212)The adven

15、t of new long range aircraft such as theA340-500/600, B777-300ER and B777-200LRNext 6 Years:Airlines operating China-US routes go from 4 to 9Number of weekly flights from 54 to 249Next 12 Years:1.8 million polar route passengers by 2018 Airlines and Space Weather Airborne Survey Data Collection: $50

16、,000 per day Marine Seismic Data Collection: $80,000-$200,000 per day Offshore Oil Rig Operation: $300,000-$1,000,000 per day (Courtesy R. Barker)GPS Global Production Valueexpected growth:2003 - $13 billion 2008 - $21.5 billion2017 - $757 billionIndustrial Technology Research Institute (ITRI) Mar 2

17、005Global Positioning SystemSpace Radiation Hazards and the Vision for Space Exploration(213)(214)In contrast, recent analysis indicates thatdisturbance intensities of 2000 nT/min （33.3nT/s） or greater have occurred before and are therefore possible again and as a result pose the possibility of larg

18、e-scale impacts to these infrastructures.空间辐射对卫星的危害根据统计，在1971年2月至1986年11月期间美国卫星发生的1589次异常事件中70%与空间环境有关，据了解我国的地球同步轨道通信卫星由空间环境引发的故障占总故障的40%。根据CRRES等卫星的观测，在磁暴期间，能量电子通量会提高两个数量级，且峰值处正好位于45Re。(216)216V=EBVACUSPCUSPFORESHOCKBSRCPOLARCLUSTERSOHOWINDSWSWCLUSTERGEOTAILMPT ZL1RE0.01REVe=30RSEDSP-PDSP-EACE在如此强的

19、在如此强的地磁活动地磁活动条件下（条件下（Dst=nT），），处于磁层的大多数或绝大多数处于磁层的大多数或绝大多数卫星卫星（见下表，摘自（见下表，摘自J.Green,2008），），将将会遇到相当程度的破坏，直接经济损失可能会遇到相当程度的破坏，直接经济损失可能高达高达2300亿美元左右亿美元左右, ,而包括地面总的损失而包括地面总的损失可能超过可能超过1010万万亿美元（美国科学院报告，亿美元（美国科学院报告，20082008）。低轨（LEO） 273 94 70 437中轨（MEO） 19 101 12 132同步（GEO） 308 51 8 367总计: 600 245 91 936总计

20、 (到Dec, 2004的卫星数据) 936 颗卫星卫星总费用（硬件和发射） 。 $ 2300 亿美元同步轨道商业卫星的年收入 。. $ 870 亿美元低轨和中轨商业卫星的年收入 .。 . $ 100 亿美元全球卫星工业的年收入 。. $ 2250 亿美元经济损伤估计经济损伤估计(217)磁层物理两个最基本问题磁层物理两个最基本问题（1）磁力线重联磁力线重联（2）波）波-粒相互作用粒相互作用(218)Axford 1984磁层物理基本问题磁层物理基本问题（1）磁力线重联磁力线重联(219)l磁场能量的释放：8Bv21222/12A)4B(vv(220)磁层物理问题磁层物理问题（2）波）波-粒相

21、互作用粒相互作用带电粒子在地磁场中的运动形态带电粒子在地磁场中的运动形态回旋回旋 弹跳弹跳 漂移漂移(221)磁层物理问题磁层物理问题（2）波）波-粒相互作用粒相互作用共振现象共振现象schumannresonance(222)磁层物理问题磁层物理问题（2）波）波-粒相互作用粒相互作用共振现象共振现象(223)l辐射带是怎样形成的？辐射带是怎样形成的？l什么是共振现象？举例说明你所知道的共振现象什么是共振现象？举例说明你所知道的共振现象l什么叫磁暴？什么叫亚暴？什么叫磁暴？什么叫亚暴？(224)l电离层的基本知识：电离层分层结构、电离层不规则性、电离电离层的基本知识：电离层分层结构、电离层不规

22、则性、电离层骚扰、电离层暴、电磁波在电离层中的传播特性层骚扰、电离层暴、电磁波在电离层中的传播特性l为什么极光主要出现在高磁纬地区？为什么极光主要出现在高磁纬地区？l辐射带是怎样形成的？辐射带是怎样形成的？l什么叫磁暴？什么叫亚暴？什么叫磁暴？什么叫亚暴？l磁暴的效应磁暴的效应 北京大学地球与空间科学学院北京大学地球与空间科学学院 (226)1.太阳的结构太阳的结构2.太阳爆发性活动太阳爆发性活动3.太阳周期性活动太阳周期性活动4.太阳活动对地球空间的影响太阳活动对地球空间的影响(227)白光白光磁像仪磁像仪极紫外极紫外 171 A (1 million K)白光日冕仪白光日冕仪极紫外极紫外

23、284 A (2 million K)极紫外极紫外304 A (70,000 K)(228)l日核日核l辐射区辐射区l对流区对流区光球层、色光球层、色球层、过渡球层、过渡区和日冕区和日冕核核辐射区辐射区对流区对流区日冕日冕光球层光球层冕冕洞洞太阳黑子太阳黑子色球层色球层日珥日珥针状体针状体(229)l厚度约为太阳半径的厚度约为太阳半径的1/4，太阳，太阳能量的能量的99%是由中心是由中心氢聚变为氢聚变为氦氦的核反应产生的。的核反应产生的。deuterium with tritium氘氚氦中子(230)l太 阳 厚 度 的太 阳 厚 度 的20%到到80%，在核心产生的在核心产生的能量由光子向能

24、量由光子向外输送外输送辐射区辐射区对流区对流区光球光球层层日核日核(231)(232)太阳的密度太阳的温度(233)l太阳大气层从太阳大气层从内到外分为内到外分为光光球层球层、色球层、色球层、过渡区过渡区和和日冕日冕；l主要成分是氢主要成分是氢（ 质 量 约 占（ 质 量 约 占7 1 % ） 与 氦） 与 氦（ 质 量 约 占（ 质 量 约 占27%）；）；光球层光球层冕冕洞洞太阳黑子太阳黑子色球层色球层日珥日珥(234)l是肉眼可看见的日轮，是肉眼可看见的日轮，几百公里厚；几百公里厚；l可见光波段的辐射几可见光波段的辐射几乎全部是光球层；乎全部是光球层；l光球层的许多征：暗光球层的许多征：

25、暗的的黑子黑子、亮的、亮的光斑光斑、米粒米粒和和超米粒超米粒结构。结构。(235)l太阳光球上的黑太阳光球上的黑色斑点，是光球色斑点，是光球上上温度较低、磁温度较低、磁场很高场很高的区域的区域Swedish 1-m Solar telescope, La Palma, Canary Islands米米粒粒(236)高通量的带电粒子和强磁场会阻碍对流,限制热量传输到太阳表面;以至于部分光球层冷却，因此看上去黑一些。磁场俘获的粒子磁场俘获的粒子太阳黑子太阳黑子对流元对流元(237)l在光球层上面的不在光球层上面的不规则层，大约规则层，大约1500公里厚。公里厚。l用单色光观测，可用单色光观测，可以

26、看见它是的玫瑰以看见它是的玫瑰红色的气层，红色的气层，因而得名光球层。因而得名光球层。(238)l色球层与日色球层与日冕之间的薄冕之间的薄层，在层，在这个这个层的层的上下，上下，温度发生急温度发生急剧变化。剧变化。(239)l过渡区之上是日冕过渡区之上是日冕层，延伸到数倍太层，延伸到数倍太阳半径处；阳半径处；l日冕是温度日冕是温度108K的的高温、稀薄等离子高温、稀薄等离子体；体；Sunspot MinimumSunspot Maximum酒泉.金塔, 2008年8月(240)(241)(242)l在太阳在太阳x射线成像中暗的区射线成像中暗的区域称域称冕洞冕洞；l冕洞是高速太阳风的源；冕洞是高

27、速太阳风的源；(243)l在太阳表面，日冕气体温度很高，足在太阳表面，日冕气体温度很高，足以克服太阳引力，以以克服太阳引力，以400800km/s的的典型速度离开太阳，这个外流的等离典型速度离开太阳，这个外流的等离子体称为太阳风；子体称为太阳风；l太阳风主要由质子和电子组成，也有太阳风主要由质子和电子组成，也有少量的氦核与重离子；少量的氦核与重离子；l太阳风高速流来自冕洞。太阳风高速流来自冕洞。(244)(245)245(246)l日冕物质抛射日冕物质抛射l太阳耀斑太阳耀斑(247)l日冕物质被加热和加速，速度超过逃逸速度而飞向行星际空间；日冕物质被加热和加速，速度超过逃逸速度而飞向行星际空间

28、；l大的大的CMECME可抛出可抛出10亿吨物质，喷发速度可达亿吨物质，喷发速度可达2000km/s；l在太阳活动峰年，太阳每天发生大约在太阳活动峰年，太阳每天发生大约3次次CMECME:在太阳活动低年，在太阳活动低年，大约每大约每5天发生一次天发生一次CMECME。(248)(249)(250)(251)l太阳爆发性的能量释放过程，持续时间从几十秒到几小时。太阳爆发性的能量释放过程，持续时间从几十秒到几小时。l主要特征是主要特征是电磁辐射电磁辐射急剧增大；在强耀斑期间，紫外和急剧增大；在强耀斑期间，紫外和X射线射线辐射可增强辐射可增强100倍。倍。l一次大耀斑释放的能量高达一次大耀斑释放的能

29、量高达1025J，相当于，相当于4百亿个广岛原子百亿个广岛原子弹。弹。l在太阳活动高年，每周大约观测到一次耀斑。在太阳活动高年，每周大约观测到一次耀斑。(252)(253)(254)(255)(256)lB:B1,B2,B10（微小耀斑）（微小耀斑）lC:C1,C2,C10（小耀斑）（小耀斑）lM:M1,M2,M10（中等耀斑）（中等耀斑）lX:X1,X2,(大耀斑大耀斑)(257)耀斑引起太阳表面震动耀斑引起太阳表面震动(258)l大约有一半的大约有一半的CME与耀斑无关；与耀斑无关；l耀斑耀斑伴随着强烈的电磁辐射伴随着强烈的电磁辐射，并不总有粒子辐射；而，并不总有粒子辐射；而CME主主要是

30、抛射物质（磁化的等离子体）；要是抛射物质（磁化的等离子体）；l大磁暴与大磁暴与CME密切相关，而太阳密切相关，而太阳耀斑耀斑通常通常不引起磁暴。不引起磁暴。(259)l太阳电磁辐射与粒子辐射周期性的变化太阳电磁辐射与粒子辐射周期性的变化称为太阳的周期性活动；称为太阳的周期性活动；l主要周期活动：主要周期活动：27天天太阳自转周变化、太阳自转周变化、太阳黑子的太阳黑子的11年年周期变化和太阳磁场极周期变化和太阳磁场极性的性的22年年周期变化。周期变化。(260)(261)l太阳黑子随太阳表面旋转，从地球上看，一个完整的旋转需太阳黑子随太阳表面旋转，从地球上看，一个完整的旋转需27天；天；l黑子群

31、，特别是具有复杂磁场位形的黑子群常常是发生耀斑的黑子群，特别是具有复杂磁场位形的黑子群常常是发生耀斑的地方；地方；(262)(263)翻身陀螺太阳磁场极性的太阳磁场极性的22年年周期变化周期变化(264)11年太阳活动周期年太阳活动周期(265)(266)l太阳磁场形态比太阳磁场形态比地磁场复杂得多，地磁场复杂得多，图中黑、白相应图中黑、白相应于不同极性；于不同极性；l太阳黑子区磁场太阳黑子区磁场最强；最强；l所有太阳活动都所有太阳活动都与磁场的演变有与磁场的演变有关。关。(267)l电磁辐射电磁辐射：在在22年太阳活动周中，年太阳活动周中，可见光波长变化比较小可见光波长变化比较小，在在短波区

32、短波区(紫外和紫外和射线射线)及射频变化可达及射频变化可达100倍倍；在耀斑期间在耀斑期间射线变化可达射线变化可达106。在在11年太阳黑子周中太阳总输出功率变化是千分年太阳黑子周中太阳总输出功率变化是千分之几之几，但足以影响气候变化。，但足以影响气候变化。l带电粒子带电粒子：包括低能太阳风等离子体和高能粒：包括低能太阳风等离子体和高能粒子，它们携带了太阳的部分能量。太阳风有以子，它们携带了太阳的部分能量。太阳风有以27天为周期的变化和由于日冕喷射的偶然变化。天为周期的变化和由于日冕喷射的偶然变化。(268)l太阳黑子数；太阳黑子数；l10.7cm射电通量射电通量(F10.7)；l耀斑级耀斑级

33、；l日冕物质抛射（日冕物质抛射（CME）；）；l太阳风速度太阳风速度(269) 1 10.7cm7cm射电通量射电通量(F1(F10.7)7)(270)l太阳质子事件太阳质子事件l磁暴磁暴l高能电子暴高能电子暴(271)太阳爆发对地球空间的效lX射线暴射线暴8分钟到达地球分钟到达地球电离层突然骚扰电离层突然骚扰l相对论高能粒子相对论高能粒子10几分钟到达地球几分钟到达地球极区电离层电离增加极区电离层电离增加影响极区通讯影响极区通讯l太阳能量粒子太阳能量粒子几个小时到达地球几个小时到达地球对航天员的危害对航天员的危害,对航天器对航天器的危害的危害l高速太阳风高速太阳风2天左右到达地球天左右到达地

34、球磁暴磁暴,亚暴亚暴(272)l电离层突然骚电离层突然骚扰；扰；l电离层暴；电离层暴；l极盖吸收事件极盖吸收事件l磁暴磁暴l磁层高能粒子磁层高能粒子暴暴(273)l日冕加热机制日冕加热机制l太阳风加速机制太阳风加速机制l耀斑触发机制、预报方法耀斑触发机制、预报方法lCME发生的原因、预报方法发生的原因、预报方法l太阳风与磁层相互作用太阳风与磁层相互作用(274)l什么是太阳黑子？太阳黑子的形成什么是太阳黑子？太阳黑子的形成l什么是太阳耀斑？什么是太阳耀斑？l什么是日冕物质抛射？什么是日冕物质抛射？l什么是太阳活动周？什么是太阳活动周？水星金星地球火星木星土星天天王王星星海海王王星星 p. 27

35、6(277)(278)水星金星地球火星木星土星天天王王星星海海王王星星(279)The Earth 3rd planet from the Sun1 AU = 150 million kmTravel time:By light -8 minutesBy Solar Wind- 100 hrs水星金星地球火星木星土星海王星海王星天王星天王星冥王星冥王星(280)行行星星矮行星矮行星小天体小天体类地行星类地行星小行星小行星彗彗星星水水星星地地球球金金星星火火星星木木星星土土星星天天王王星星海海王王星星冥冥王王星星谷谷神神星星珍珍娜娜慧星慧星流星流星类地行星类地行星类木行星类木行星(281)l一颗

36、行星是一个天体，它满足一颗行星是一个天体，它满足:(a)围绕太阳运转围绕太阳运转;(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近于近于圆球圆球)形状，形状，同时同时(c)清空了所在轨道上的其他天体。清空了所在轨道上的其他天体。(282)l一颗矮行星是一个天体，它满足一颗矮行星是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转围绕太阳运转(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近近于圆球于圆球)形状形状(c)没有清空所在轨道上的其他天体，同时没有清空所在轨道上的其他天体，同时(d)不是一

37、颗卫星。不是一颗卫星。 (283)l其他围绕太阳运转的天体其他围绕太阳运转的天体，卫星除外，统称为，卫星除外，统称为“太阳系小天太阳系小天体体”。 (284)冥王星和库帕带冥王星和库帕带库帕库帕带的位置带的位置处于处于距距离离太太阳阳40至至50天文单位天文单位（AU）低傾角的軌道上。該低傾角的軌道上。該处处过过去一直被去一直被认为认为空空无无一物，是太一物，是太阳阳系的系的尽头尽头所在。但所在。但事实事实上上这里布满这里布满着着直直径数十径数十公里到上千公里的冰封物公里到上千公里的冰封物体体。库帕库帕带是现时我们所知的太带是现时我们所知的太阳阳系的系的边边界，是太阳系大多数界，是太阳系大多数

38、的來源地。的來源地。(285)流星流星球粒状郧石球粒状郧石大部分陨石是球粒陨石（占总数的91.5）(286)小行星与小行星带小行星与小行星带有超过一万个小型星体（1 km 1000 km）位于与之间，这个带是小行星带，小行星带，大部分大部分来自于与之间小行星带。(287)彗星彗星，或称为扫帚星扫帚星，是一种天体，由太阳系外围行星形成后所剩余的物质（如冰冻的气体、冰块、尘埃）组成。彗星质量很小，只有地球质量的几千亿分之一，通常沿著扁平的轨道围绕太阳运行。绕行一周所需的時间由几年至几百万年不等。彗星彗星等离子体尾等离子体尾中性气体尾中性气体尾(288)彗星彗星馬王堆帛書的彗星臨摹圖馬王堆帛書的彗星

39、臨摹圖 (29幅) 西漢古墓 p. 289(290)(291)291ComparativeMagnetosphere(292)292NATURE |VOL 432 | 4 NOVEMBER 2004(293)(294)(295)(296)(297) p. 298(299)(300)(301)2011年9月1日（农历八月初四）13点43分,钱塘江大潮观潮圣地浙江海宁盐官，形成一线潮。图为潮来现场。 (302)(303)l没有大气，表面也无没有大气，表面也无液态水液态水l昼夜温度变化很大，昼夜温度变化很大，表面最高温度高达表面最高温度高达123 C，白天平均温，白天平均温度为度为107C，夜间平，

40、夜间平均温度为均温度为-153C，夜，夜半球温度最低达半球温度最低达-233 C。(304)A NASA radar aboard Indias Chandrayaan-I lunar orbiter found 40 craters, ranging in size from 1 to 9 miles across, with pockets of ice. Scientists estimate at least 600 million tons of ice could be entombed in these craters.(305)三种可能：一是来自撞击月球的彗星或小行星;二是撞击

41、事件释放了困于月表下面的水；三是携带氢原子的太阳风，氢原子与月球土壤中的氧原子结合 形成水。如果真是太阳风，那还意味着太阳系中没有大气的地方也可能有少量水，比如水星和小行星。(306)月球发现有水证据：一吨土壤含月球发现有水证据：一吨土壤含900克水克水(图图)H+O+H = H2O(307)l大的暗区称为大的暗区称为“月海月海”;l月面上有月面上有22个月海，其中个月海，其中有有19个在朝向地球的半个个在朝向地球的半个月球月球;l月陆又常称作月陆又常称作高地高地，是月，是月面上亮的一些区域，比月面上亮的一些区域，比月海高海高公里，约占月公里，约占月球表面总面积的球表面总面积的4/5;l月球布

42、满大大小小的陨击月球布满大大小小的陨击坑。坑。(308)(309)l月球表面覆盖着的碎岩和细尘覆盖层称为月球表面覆盖着的碎岩和细尘覆盖层称为“月壤月壤”，而月壤中，而月壤中的细尘的细尘(小于毫米小于毫米)另称作另称作“月月尘尘”或或“月土月土”（Lunarsoil）。）。l月壤完全不同于地球土壤，不是风化过程形成的，也不含腐植月壤完全不同于地球土壤，不是风化过程形成的，也不含腐植质，而是基岩被陨击的溅射碎屑沉积的连绵覆盖层。质，而是基岩被陨击的溅射碎屑沉积的连绵覆盖层。 (310)(311)(312)(313)l图中兰色区域为图中兰色区域为AitkenBasin，直，直径径2500km，深，深

43、12km，是太阳系，是太阳系最大的撞击坑最大的撞击坑(314)(315)(316)l科学意义科学意义l月球资源月球资源l技术意义技术意义(317)l月球的起源与演变月球的起源与演变l月球的空间环境月球的空间环境l在月球轨道观测地球的空间环境在月球轨道观测地球的空间环境l月球天文台月球天文台l在月球上监测近地小行星在月球上监测近地小行星(318)l核聚变材料核聚变材料氦氦3l极区可能存在的极区可能存在的水冰水冰l稀有矿物资源稀有矿物资源(319)l为更远的深空探测做为更远的深空探测做技术准备技术准备l验证一些新技术验证一些新技术l推动高技术的发展推动高技术的发展(320)l飞越（飞越（flyby

44、）l硬着月或软着月硬着月或软着月l环月环月l由登月舱取样返回由登月舱取样返回l载人登月载人登月l建立永久性的基地建立永久性的基地 (321)l第一个飞越月球的探测器第一个飞越月球的探测器Luna1l第一个硬着月的探测器第一个硬着月的探测器Luna2l首次在月球表面软着陆首次在月球表面软着陆Luna-9l第一个环月探测器第一个环月探测器Luna10n美国于美国于1968年年12月发射的月发射的Apollo8，是第，是第一艘载人的环月飞船一艘载人的环月飞船；n1970年年7月月20日，美国日，美国Apollo11号载人飞号载人飞船成功登月，并从月球带回船成功登月，并从月球带回21.7kg的土壤的土

45、壤和岩石样品，这是人类首次踏上月球。和岩石样品，这是人类首次踏上月球。(322)l第一步第一步：于：于2007年发射环年发射环月探测卫星，对月球表面月探测卫星，对月球表面进行三维成像，探测近月进行三维成像，探测近月空间环境，探测月球矿物空间环境，探测月球矿物分布；分布；l第二步第二步：机器人在月球表：机器人在月球表面软着陆，对月球表面进面软着陆，对月球表面进行实地探测；行实地探测；l第三步第三步：从月球取样返回。：从月球取样返回。 p. 323(324)l水星水星l金星金星l地球地球l火星火星(325)l基本上是由岩石和金属组成基本上是由岩石和金属组成l固体表面，密度高固体表面，密度高l自旋缓

46、慢自旋缓慢l没有环没有环l卫星少卫星少(326)l类地行星环境及其演变类地行星环境及其演变l类地行星磁场的源类地行星磁场的源l火星上是否有水和生命火星上是否有水和生命(327)(328)1.水星的基本参数和表面形态水星的基本参数和表面形态2.水星大气层水星大气层3.水星的磁场与磁层水星的磁场与磁层4.水星研究关注的水星研究关注的问题问题(329)l到太阳的距离：到太阳的距离： 0.387AUl与地球半径之比：与地球半径之比：0.383l与地球密度之比：与地球密度之比：0.984l平均轨道速度：平均轨道速度：47.88km/sl公转周期：公转周期：87.969天天l自转周期：自转周期：58.64

47、6天天一个水星日一个水星日2/3个水星年个水星年(330)l陨击坑陨击坑：最大直径：最大直径1300公里；公里；l盆地盆地：在飞船所摄：在飞船所摄45%水星表面，辨认出水星表面，辨认出35个直径大于个直径大于200km的盆地；的盆地；l平原平原：平坦平原、坑际平原和多丘线状区；：平坦平原、坑际平原和多丘线状区；l环行山环行山、悬崖和谷悬崖和谷。(331)(332)l火星最热的地方是火星最热的地方是ClorisBasin，最热，最热时达时达427。l在中午，岩石中的铅、在中午，岩石中的铅、锡被强烈的阳光熔化锡被强烈的阳光熔化析出，汇聚成金属液析出，汇聚成金属液潭；潭；l最新探测结果比原测最新探测

48、结果比原测值大值大.(333)l表面气压约表面气压约10-15bar(地球表面为地球表面为1.013bar)；l主要成分：主要成分：He：42%Na：42%;O2：15%;其它：其它：1%;(334)l最高温度：最高温度：427C,l最低温度：最低温度：-173Cl平均表面温度：平均表面温度：179C(335)l赤道表面磁场约为地球赤道表面磁场约为地球的的1%；l水星的磁层比地球磁层水星的磁层比地球磁层小，磁层顶距水星中心小，磁层顶距水星中心仅仅1.3倍水星半径；倍水星半径；l水星没有电离层。水星没有电离层。(336)(337)l为什么水星的密度那样高？为什么水星的密度那样高？l水星磁场的来源

49、？水星磁场的来源？l水星的地质是怎样演变的？水星的地质是怎样演变的？l水星的极区有冰吗？水星的极区有冰吗？l水星的大气层有那些挥发性成分？水星的大气层有那些挥发性成分？l水星没有电离层，磁场怎样与太阳风相互作用？水星没有电离层，磁场怎样与太阳风相互作用？(338)l水手水手10号号l信使号信使号(339)1.飞船与水星的相对速度太大飞船与水星的相对速度太大2.飞船在日照时温度非常高飞船在日照时温度非常高(340)(341)(342)(343)1.金星的基本参数金星的基本参数2.金星大气层金星大气层3.金星表面特征金星表面特征(344)到太阳的平均距离到太阳的平均距离：0.723AU公转周期公转

50、周期：224.701天天自转周期自转周期：243.01天天平均轨道速度：平均轨道速度：35.02km/s平均密度平均密度：地球的：地球的0.95赤道半径赤道半径：地球的：地球的0.95体积体积：地球的：地球的0.86质量质量：地球的：地球的0.82(345)(346)l表面气压表面气压:92bar，是地球的，是地球的92倍倍l主要成分主要成分:CO2（96.5%)，氮（，氮（3.5%）；）；l次要成分次要成分:水汽、二氧化硫等；水汽、二氧化硫等；l大气中有气辉和闪电，但没有积雨云；大气中有气辉和闪电，但没有积雨云；l有电离层和磁层。有电离层和磁层。(347)l最高温度最高温度:480Cl表面温