太阳,地球,电离层和几个参数
《太阳》PPT课件
日冕物质抛射
1.D 日冕层上的大规模物质喷发,携带大量能量
和粒子,对地球空间环境产生重要影响。
03 太阳与地球的关系
太阳对地球的影响
太阳辐射
太阳是地球上所有能量的主要来 源,它通过电磁辐射向地球传输 能量,维持地球表面的温度,驱
动大气和海洋的循环。
太阳活动
太阳上的活动,如太阳黑子、耀斑 和日冕物质抛射等,会对地球的磁 场和电离层产生影响,导致地磁风 暴和无线电通信干扰。
用。
太阳能的应用领域
太阳能热水
利用太阳能集热器提供热水,广泛应 用于家庭、酒店、游泳池等场所。
02
太阳能供暖
通过太阳能集热器为建筑物提供冬季 供暖,减少对传统能源的依赖。
01
其他应用
太阳能烘干、太阳能海水淡化、太阳 能建筑等领域也在不断发展中。
05
03
太阳能发电
利用光伏电池将太阳能转化为电能, 接入电网或离网运行,为偏远地区或 户外活动提供电力支持。
太阳活动与地球关系研究
探究太阳活动对地球磁场、气候等方面的影 响机制,为地球环境变化提供预警。
太阳能源利用研究
探索太阳能的高效利用途径,为地球可持续 发展提供清洁能源支持。
1.谢谢聆 听
地球自转和公转
地球的自转和公转会影响 太阳在地球上的视位置和 日照时间,从而形成昼夜 和四季的变化。
日地关系的研究意义
01
空间天气预测
通过研究日地关系,可以预测太阳活动对地球的影响,为空间天气预报
提供重要依据。
02
地球气候变化研究
太阳辐射和地球大气层的相互作用是影响地球气候变化的重要因素之一
,因此研究日地关系有助于深入了解地球气候变化的机制和趋势。
地球的基本特征
地球的大小
极半经为 6 356.8km 56.8km 赤道半经为6 378.1km 赤道半经为6 378.1km 平均半经为6 371km 平均半经为6 371km 扁率为 1 / 298 基本上仍是一个圆球 基本上仍是一个圆球
(二) 地球的主要物理性质
一、地球的密度 二、地球的压力 三、地球的重力 四、地球的磁场 五、地球的温度 六、地球的弹塑性
一、地球的密度
0 Km
地球的平均密度: 1000 3 5.517g/cm 5.517g/cm 2000 地表岩石平均密度: 地表岩石平均密度:3000 3 4000 2.65g/cm 2.65g/cm 5000 地心的密度: 地心的密度: 13g/cm 13g/cm3 6371
0
5 10 Gg/c m3
15
二、地球的压力
地
地球内部压力是随深度加 大而逐渐增高的。深度每 增加1km,压力增加27.5 MPa(1 MPa=1兆帕斯 卡=106N / m2)。深 部随 度的加大, 压力增加 。 压力 1200 MPa, , 135,200 MPa,地 361,700 Mpa, 360 大 压力。
0
Km
表
1000 2000 3000 4000 5000
地
6371 0
心
2000 4000
三、地球的重力
地球的重力 地球自转引起的 离心力和地球引力的合力。 r
P = F + d
M×m ,d=r×ω F=G ω 2
R (G为万有引力常数, (G
d P
R
F
ω为角速度) )
因为离心力相对很小,即使在赤道也只有万 有引力的1/289,所以重力基本上就等于万有 引力,方向也基本上指向地心。为了便于比 较,通常用单位质量 单位质量所受的引力来表示重力 单位质量 重力 (重力加速度 g)。 M 伽 g = G×M/R2 (单位用伽Gal,1 Gal =1cm/s2 )
空间物理学基础知识点总结
空间物理学基础知识点总结空间物理学是研究地球大气圈、太阳风与地球磁层耦合等自然界中宇宙空间的学科,其研究对象是自然界中最为复杂和重要的现象之一。
空间物理学具有高度的跨学科特性,涉及天体物理、地球物理、气象学、电磁场理论、等离子物理、流体力学等多个学科。
空间物理学的研究内容包括太阳活动、地球磁场、地球电离层、地球磁层、高层大气等自然界中宇宙空间的各种现象。
下面将对空间物理学的基础知识点进行总结。
一、太阳活动太阳是地球的能量源,太阳活动对地球空间环境有着重要的影响。
太阳活动主要包括太阳黑子、日珥、太阳耀斑和太阳风等,这些活动释放出来的能量和粒子对地球的大气层和磁层产生一定影响。
太阳黑子是太阳上的一个黑斑,是太阳光焰活动的一个常见现象。
日珥是太阳上的一个亮斑,是太阳表面上的一种辐射现象。
太阳黑子和日珥是太阳活动的主要表现形式,对地球的磁层和大气层有着直接的影响。
太阳耀斑是太阳上的一种强烈的辐射现象,是太阳活动的一个重要表现形式,太阳耀斑释放出的能量和粒子对地球的磁层和大气层有着直接的影响。
太阳风是太阳的大气层中喷射出的高速等离子体流,太阳风携带的能量和粒子对地球磁层和大气层也有着直接的影响。
二、地球磁场地球磁场是地球内部和外部相互作用的结果,地球磁场是一个由磁力线构成的磁场,地球磁场是地球磁层和地球大气层之间的直接联系。
地球磁场对地球空间环境有着重要的影响,地球磁场的磁力线会与太阳黑子、日珥、太阳耀斑以及太阳风等太阳活动发生相互作用,导致地球磁层和大气层产生一定的变化。
地球磁场的变化会影响地球空间环境的稳定性,地球磁场的强度和方向可能会对地球的大气层和磁层产生一定的影响。
三、地球电离层地球电离层是地球大气层中的一个离子层,地球电离层的组成主要是由大气中的氧、氮等气体分子在太阳光线的作用下产生电离而形成。
地球电离层与太阳活动之间有着密切的联系,太阳黑子、日珥、太阳耀斑和太阳风等太阳活动释放出的能量和粒子对地球电离层产生一定的影响,地球电离层的变化会影响地球的大气层和磁层的稳定性,同时也会对地球空间环境的稳定性产生一定的影响。
太阳活动对地球以及地球空间的影响
太阳活动对地球电网以及地球空间卫星的的影响摘要:众所周知,太阳的变化与我们的地球以及地球的空间环境都有密切的联系。
而空间天气复杂多变的源头也同样来自于太阳,为太阳的剧烈活动所驱动。
本文主要论述太阳的一些常见活动以及太阳活动而导致的空间天气效应对地球电网和对空间卫星系统的影响。
关键词:太阳活动、空间天气效应、电网、空间卫星系统引言太阳活动是指太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。
包括太阳黑子,光斑,谱斑,太阳风,耀斑,日珥等。
而太阳活动区则是以黑子为主体的太阳活动现象汇聚的区域。
太阳活动对于地震、火山爆发、旱灾、水灾、人类心脏和神经系统的疾病,甚至交通事故都有关系。
空间天气是基于太阳活动的在太阳表面、行星际空间、磁层、电离层和热层中,某一时刻或短时段内的环境条件。
通常以表征空间环境状态的太阳电磁辐射、太阳风、磁层磁场、地球辐射带、电离层电子密度、太阳耀斑、磁暴、磁层亚暴、电离层暴、电离层突然骚扰等空间天气现象来描述。
它们的状态可能影响空间和地面的技术系统性能与可靠性, 危及人类的生命和健康,恶劣的空间天气可引起电网的崩溃及卫星运行、通信的障碍, 造成多方面的经济损失。
地球表面是人类赖以生存和发展的场所。
作为太阳系中的地球,在它的整个历史上始终受到太阳光和热的作用,它们与地球内部动力所引起的各种现象之间相互作用,驱动着地球表层的演化。
当地球的大气圈河水圈形成以后,以太阳能为动力的太阳这台发动机驱动着大气和大洋环流,形成风、云、雨、雪。
河流出现了,开始流入大洋,山脉受到剥蚀。
这一切都在塑造和改变着地表的环境,影响着地球的生物圈,使地球的气候、生物以及地球化学循环趋于多样化。
地球空间环境是指地球大气层以外存在的中性气体、电离层气体、等离子体和各种能量的带电粒子;引力场、磁场和电场;Y射线、X射线、紫外线、可见光至无线电波等电磁辐射;宇宙尘、微流星及人为造成的空间碎片和垃圾等等。
地球空间环境具有十分复杂的空间结构和随时间变化特征,并与太阳活动密切相关。
大气层各层大气主要物理参数的特点
大气层各层大气主要物理参数的特点地球大气层是从地球表面开始延伸至约1000公里高空的薄层气体包裹物。
大气层包含不同的层,每一层都有其自身特有的物理参数。
下面将介绍大气层各层大气主要物理参数的特点。
1.对流层对流层是大气层的最底层,高度约为0-12公里,这个层中有人类可繁衍、生活和工作的所有气体和大量云层都在对流层中存在。
对流层的平均温度随海拔升高而降低,因为辐射冷却与大气中的水分子和空气分子之间的交换使其变冷。
此外,对流层内大气压也随海拔升高而减小。
2.平流层平流层在对流层的上面,高度约为12-50公里。
这个层中的气体比对流层中的稀薄得多,因此能量的传输主要通过辐射方式进行。
平流层的平均温度随海拔升高而升高,这是因为在这个层中的高能太阳光线会被大气层的氧和臭氧吸收和扩散,向大气层中释放热量。
平流层中的大气压也比对流层中的低得多。
3.臭氧层臭氧层是平流层的一部分,主要位于20-40公里高处。
臭氧层的特别之处在于其高臭氧浓度。
臭氧分子吸收紫外线辐射,并将其转化为热能,因此臭氧层的温度比其下方的大气层高得多。
4.电离层电离层是大气层的一部分,位于50-1000公里的高度之间。
在这个层中,气体分子的电荷形成并消失,导致了电流和电磁波传输的阻止和反射。
电离层的温度随海拔升高而升高,这主要由于其处于太阳辐射的剧烈影响之下。
电离层中大气压极其稀薄,比臭氧层和平流层中低得多。
总体而言,大气层中的温度、压力和密度随海拔高度的增加而逐渐降低。
而每一个层次都有其独有的物理特征,这些特征影响着地球上的气候和天气,以及人类在这个星球上的繁衍和生存。
太阳的有关参数
太阳的有关参数:日地平均距离(1天文单位) 1.49597870×10^11 米(1亿5千万公里)日地最远距离1.5210×10^11 米日地最近距离1.4710×10^11 米远日点与近日点相距500万千米视星等-26.74 等绝对星等4.83 等热星等-26.82 等绝对热星等4.75 等直径1,392,000公里(地球直径的109倍)表面面积6.09 ×10^12 千米2体积:1.412 ×10^18立方千米(地球的130万倍)质量:1.989×10^30 千克(地球的333 400倍)相对于地球质量333,400密度1411 千克/米3 相对于地球密度0.26 相对于水的密度1.409表面重力加速度2.74×10^2米/秒^2 (为地球表面重力加速度的27.9倍)表面温度5780 开中心温度约1500万开日冕层温度5 ×200开发光度(LS) 3.827 ×10^26 J s-1自转周期:赤道处:27天6小时36分钟纬度30°:28天4小时48分钟纬度60°:30天19小时12分钟纬度75°:31天19小时12分钟绕银河系中心公转周期2.25×10^8年太阳年龄:约4.57×10^9 年(约100亿年左右)天文符号:☉太阳活动周期:11.04 年总辐射功率:3.86×10^26 瓦特(焦耳/秒)太阳常数f =1.97 卡·厘米^2·分^-1光谱型:G2V太阳表面脱离速度=618 公里/秒地球附近太阳风的速度:450公里/秒太阳运动速度(方向α=18h07m,δ=+30°) =19.7 公里/秒电离层:电离层(Ionosphere)是地球大气的一个电离区域。
60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态,电离层是部分电离的大气区域,完全电离的大气区域称磁层。
电离层参数预测算法研究及其应用
电离层参数预测算法研究及其应用电离层是地球大气中的一个重要层级,它对无线通信、卫星导航和空天通信等应用领域具有重要影响。
因此,准确预测电离层参数对于优化通信系统和提高卫星导航准确性至关重要。
本文将介绍电离层参数预测算法的研究进展以及其在实际应用中的价值。
1. 电离层参数的重要性和挑战电离层是地球大气中高度电离的区域,它包括电离层电子密度(Ne)、电离层高度(h)和电离层延迟(TEC)等参数。
这些参数的变化受太阳活动、地磁活动和季节变化等因素的影响,其空间和时间分布具有高度的不规律性和动态性。
电离层参数的准确预测对于无线通信、卫星导航和航空航天等领域非常重要。
例如,电离层对超高频通信、高频通信和卫星导航信号传播具有显著影响,电离层参数的精确预测可以帮助优化通信系统、改善导航准确度和减少误差。
然而,电离层的复杂性使得准确预测电离层参数具有一定的挑战。
电离层具有空间和时间上的不均匀性,传播路径可变且多样化,这增加了预测的困难。
因此,研究电离层参数预测算法成为了一个热门课题。
2. 电离层参数预测算法的研究进展目前,电离层参数的预测主要基于数学模型和数据驱动方法。
数学模型方法通过建立描述电离层参数变化的方程来预测未来的参数。
常用的数学模型包括IFS模型、IRI模型等。
这些模型对于预测电离层参数具有一定的准确性,但由于电离层的复杂性和不规律性,模型的准确性受到一定限制。
因此,结合数据驱动方法可以提高预测的准确性。
数据驱动方法主要基于历史数据的统计分析和机器学习算法。
通过分析历史数据中的模式和趋势,建立模型并预测未来的电离层参数。
常用的数据驱动方法包括回归分析、时间序列分析、神经网络和支持向量机等。
这些方法具有较高的预测准确性,能够更好地适应电离层参数的复杂变化。
3. 电离层参数预测算法的应用电离层参数预测算法在实际应用中具有广泛的应用价值。
首先,预测电离层参数可以为无线通信提供更可靠的服务。
无线通信在不同频段和距离上的传播特性受到电离层参数的影响,因此准确预测电离层参数可以帮助优化通信系统的设计和部署,提高通信质量和信号覆盖范围。
光伏发电技术2太阳辐射
2.3.2 地平坐标系
地平面:天文学上指与地球半径成直角 的平面。
地平坐标系:太阳相对于地球的位臵是 相对于地平面而言的。(天顶和天底)
1.天顶角θs 太阳光线与地平面法线之间的夹角。 2.高度角αs 太阳光线与其在地平面上投影线之间的夹角, 表示太阳高出水平面的高度。 3.方位角γs 太阳光线在地平面上的投影和地平面上正南 方向线的夹角。
到达地球表面的太阳辐射能大体分为三个部分: 一部分转变为热能(约4.0 × 1013kw),使地球的 平均温度大约保持在14℃,同时使地球表面的水 不断蒸发,是云、雨、雪、江、河形成的原因; 13kw )用来推动海水及大 一部分( 约有3.7 × 10 × 气的对流运动,这便是海洋能、波浪能、风能的 由来; 还有一少部分( 约有0.4× 1013kw )被植物叶子 的叶绿素所捕获,成为光合作用的能量来源。
2.3 天球坐标
天球:以观察者为球心,以任意长度为半径,其 上分布着所有天体的假想球面。 按照相对运动原理,太阳似乎在这个球面上自东 向西周而复始的运动。 赤道坐标系
常用的天球坐标
地平坐标系
2.3.1 赤道坐标系 天球赤道面:通过天球中心,与天轴相垂直的平 面。 天子午圈:通过南天极和北天极的大圆。 赤道坐标系:以天赤道QQ ´为基本圈,以与天 子午圈的交点Q为原点的天球坐标系。 通过北天极和球面上太阳 的半圆垂直于天赤道,两者 相交于B点。 在赤道坐标系中,太阳 的位臵由时角ω和赤纬角δ 两个坐标决定。
4.日照时间 N= (ω ss + ∣ ω sr ∣)/15 =2arccos(-tan φ tan δ)/15 (2.6) 例2.6 计算上海地区在冬至日12月22日前后的 日出、日落时角及全天日照时间。 解:上海的φ=31.12°, 冬至日δ=-23.45°,代入(2.5)式得 cos ω s =-tan 31.12° tan (-23.45°) =0.2619 ω sr =- 74.82° ,ω ss = 74.82° 全天日照时间 N= (2× 74.82 °)/15=9.98h
太阳风—磁层—电离层耦合的全球MHD数值模拟研究
太阳风—磁层—电离层耦合的全球MHD数值模拟研究一、综述随着空间技术的飞速发展,太阳活动对地球空间环境的影响日益显著。
太阳风是太阳外层连续发射出的带有带电粒子的微粒流,其携带的能量巨大,能够深入影响地球空间环境。
太阳活动周期性地改变太阳风的强度和频率,引起地球空间环境的剧烈变化。
在太阳活动的高潮期,太阳风与地球空间的相互作用尤为强烈。
地球空间包括电离层、磁层和太阳风之间复杂的相互作用区域,这些区域之间的耦合对于理解地球的空间天气至关重要。
电离层是大气层中的最内层,高度约85600公里,主要通过吸收太阳辐射而加热并产生电离,对无线电波的传播有着重要影响。
磁层则是地球周围一个巨大的磁力场区域,能够引导太阳风中的带电粒子沿着磁力线运动,同时对地球磁场产生维护作用。
太阳风与电离层、磁层的相互作用是空间环境研究的核心问题之一。
传统的地球空间环境研究多采用动力学模型、统计方法和实验室模拟等方法,但这些方法往往只能描述单一过程或局地现象,难以全面揭示整个地球空间环境的动态变化过程。
随着计算数学和计算机技术的发展,全磁层大气电磁耦合的数值模拟逐渐成为研究热点。
1. 太阳活动对地球空间环境的影响太阳活动是太阳表面各种现象的总称,包括太阳黑子、耀斑、日珥等。
这些活动会产生大量的高能粒子,如电子、质子和离子,它们在太阳风的驱动下流向太阳系各个方向。
当这些高能粒子到达地球附近时,它们与地球的磁场和大气相互作用,从而影响地球的空间环境。
太阳活动产生的高能粒子会对地球的磁场产生影响。
当高能粒子进入地球的磁场时,它们会沿着磁力线运动,形成所谓的范艾伦辐射带。
这些辐射带中的高能粒子对地球的磁场产生了强烈的扰动,使得地球的磁场发生变化。
太阳活动产生的高能粒子还会影响地球的电离层。
电离层是地球大气层中的一个区域,其中空气分子被电离成离子和电子。
太阳活动产生的高能粒子可以穿透电离层的边界层,将其能量传递给电离层中的气体分子,从而改变电离层的密度和温度分布。
太阳对地球的影响-湘教版必修一教案
太阳对地球的影响-湘教版必修一教案一、课程概述《太阳对地球的影响》是湘教版必修一中的一节课,主要介绍太阳对地球的影响,包括太阳与地球的运动、太阳辐射对地球的影响、磁暴等内容。
通过本节课的学习,能够更好地了解太阳与地球之间的关系,进一步认识生态系统中的环境变化及其对人类的影响,培养学习者的综合素质。
二、知识点概述1.太阳与地球的运动太阳是太阳系的中心星体,地球绕着太阳公转,形成了一年四季的变化。
太阳的赤纬、黄赤交角等参数对地球的气候和生态系统有着重要影响。
2.太阳辐射对地球的影响太阳辐射是太阳向地球发出的能量,包括可见光、紫外线、X射线等各种辐射。
这些辐射会对大气、海洋和陆地等地球系统产生影响,包括升温、光合作用、辐射影响等。
3.磁暴太阳活动不断变化,有时会产生磁风暴或太阳风暴,这些暴扰会对地球的高空大气层、电离层和通讯、导航等技术设施造成严重影响。
三、教学目标通过本节课的学习,学生将会:1.了解太阳、地球的运动轨迹和运动规律;2.理解太阳辐射对地球生态系统的影响;3.掌握太阳和地球之间的相互作用及其文化和历史背景。
四、教学重难点1.教学重点太阳与地球的运动规律、太阳辐射对地球系统的影响、文化和历史背景。
2.教学难点太阳辐射对生态系统的影响、磁暴的原理和应对措施。
五、教学方法本节课采用多种教学方法,主要包括:1.讲述法:通过图表和实际案例等方式,深入浅出地介绍太阳与地球运动、太阳辐射对地球的影响等知识点;2.案例法:引入一些经典案例,生动形象地说明太阳活动对地球环境的影响;3.探究法:通过实际观测、数据收集和分析等方式,帮助学生深刻理解太阳与地球的相互作用。
六、教学过程1.知识点1:太阳与地球的运动1.1 讲述太阳和地球的运动规律及参数,并展示相关图片和图表; 1.2 引导学生思考太阳、地球运动对生态系统的影响。
2.知识点2:太阳辐射对地球的影响2.1 讲述太阳辐射的分布和特点; 2.2 通过实验和案例分析,深入探讨太阳辐射对大气、海洋、陆地等生态系统的影响。
太阳的基本数据
太阳的基本数据太阳是我们太阳系的中心星体,也是地球上一切生命的能量来源。
下面将从太阳的基本数据出发,介绍太阳的结构、特征以及对地球的影响。
太阳的直径约为139.2万公里,是地球直径的109倍,质量是地球的333,000倍。
太阳主要由氢和少量的氦组成,其中氢约占质量的74%,氦约占质量的24%。
太阳的表面温度约为5500摄氏度,而内部温度则高达1500万摄氏度。
太阳的结构可以分为三个主要部分:核心、辐射区和对流区。
太阳的核心是最热的部分,温度高达1500万摄氏度,核心中的氢原子会发生核聚变反应,将氢原子融合成氦原子,释放出巨大的能量。
辐射区是核心外围的一层,能量通过辐射的方式传递出来。
对流区是太阳最外层的一层,能量以对流的形式传输。
太阳的特征有很多,其中最明显的特征就是太阳黑子。
太阳黑子是太阳表面的暗斑,由于磁场的作用,造成了局部温度的下降。
太阳黑子的数量与太阳活动周期有关,太阳活动周期约为11年,黑子数量会随着太阳活动周期的变化而有所波动。
此外,太阳还会产生太阳耀斑和太阳风等现象。
太阳耀斑是太阳表面发生的巨大能量释放,释放出的能量相当于数百万核弹爆炸的能量。
太阳风是太阳大气层中的高速带电粒子流,它会对地球磁场和大气层产生影响。
太阳对地球的影响非常大。
首先,太阳是地球上一切生命的能量来源。
太阳辐射的能量经过大气层的吸收和散射后,到达地球表面,提供了光和热的能量。
这些能量驱动了地球上的气候系统和生态系统,维持了地球上一切生命的存在。
其次,太阳活动会对地球的磁场产生影响。
太阳黑子的活动会导致地球磁场的变化,进而影响地球上的电离层和无线电通信。
太阳耀斑和太阳风也会对地球磁场和大气层产生影响,引发地球磁暴和极光等现象。
此外,太阳还会对地球的气候产生影响。
太阳活动的变化会导致地球气候的周期性变化,如太阳黑子活动与地球气候的冷暖周期有关。
总结起来,太阳是我们太阳系的中心星体,具有巨大的质量和能量。
太阳的结构复杂,特征丰富,对地球有着重要的影响。
关于太阳的资料简单易懂
关于太阳的资料简单易懂
太阳是位于太阳系中心的恒星,是地球的主要能量来源。
以下是关于太阳的一些简单易懂的资料:
1. 太阳的大小和质量:太阳直径约为1.4百万公里,约为地球
直径的109倍。
它的质量约为地球质量的33万倍。
2. 太阳的结构:太阳可以分为几个不同的层次,最内部是核心,核心温度高达1500万摄氏度,核心主要由氢气转变为氦气,
释放出大量的能量。
在核心外部是辐射区,然后是对流区域,最外层是光球,我们所看到的太阳光亮的部分就是光球。
3. 太阳的活动:太阳表面存在许多活动,包括太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射等。
太阳黑子是太阳表面的一些暗斑点,其数量随太阳活动的周期变化。
耀斑是太阳的爆发现象,它释放出大量的能量和带电粒子。
日冕物质抛射是太阳大气层中的物质向外喷射。
4. 太阳对地球的影响:太阳是地球主要的能量来源,它提供了光和热能量,支持地球上的生命存在。
太阳也影响地球的气候和天气,太阳活动的变化可以导致地球磁场的变化,对地球的电离层和大气层产生影响。
5. 太阳的年龄:科学家估计太阳的年龄约为46亿年,还将继
续燃烧大约50亿年。
太阳将在未来几十亿年内逐渐膨胀并最
终消耗掉核心的氢气。
这些是关于太阳的简单易懂的资料,希望对你有所帮助!。
空间天气课件整理
1.太阳风的形成及其特性 从太阳外层大气不断发射出的稳定的粒子流。太阳外层大气──日冕,具有极高的温度,作 用于日冕气体上的引力不能平衡压力差, 因此日冕中很难维持流体静力平衡, 日冕不可能处 在稳定静止状态,而是稳定地向外膨胀,热电离气体粒子连续地从太阳向外流出,就形成太 阳风。 (Parker 模型) 几个可能的日冕加热源:声波加热、Alfven 波加热、MHD 湍流加热、电流片加热。
109R E 330,000ME 1/4PE
1/5PSE 215 RS 28 gE 1.73 x 1017W
太阳结构: •核 •辐射区 日核往外是辐射区,厚度为 太阳的 25%到 70%,在核心 产生的能量由光子的形式向 外传播。 •内表面层 辐射区与对流区之间的薄层, 目前普遍认为太阳磁场是从 在该层中产生。此层中流体 流速的变化和一拉什磁力线,使磁场增强。 •对流区 太阳内部的最外层。底部的温度高,顶部的温度低,形成对流。
称为较差自转。相对于地球确定太阳的自转周期,在赤道区接近 27 天。 (太阳发电机理论) 为何闭合磁力线区域在日冕区域为颜色明亮,而在光球层却为暗区(如,太阳黑子)? 太阳黑子的强磁场区域就像是一个阀门,阻止了能量和热量向外的传输,因此导致了温 度低、颜色暗。 日冕处的闭合磁环充满了大量的高能粒子 (被闭合磁力线捕获) 。 因此和背景比起来看起 来是明亮的(如,x-ray) 。
磁云:ICME 最重要的特征是磁云。磁云定义为伴随着低离子温度和强磁场的大尺度磁场旋 转。
太阳能量粒子事件(SEP) 当能量大于 10MeV 的粒子在 15 分钟以上的时间内数目超过 10/(s cm2 sr)时,定义发生了 一次太阳能量粒子事件(SEP) 。 -脉动 SEP, 小的事件,寿命短,富含电子,脉动耀斑产生 -渐进 SEP, 大的事件,质子是主要成分,伴随着大耀斑和存在 IPM 驱动激波的 CME
《太阳对地球的影响》说课稿
《太阳对地球的影响》说课稿《太阳对地球的影响》说课稿1一、说教材在上节内容中,我们已经对宇宙中的地球进行了初步学习,为学习太阳对地球的影响奠定了基础。
“万物生长靠太阳”,在本节内容中,我们要学习与地球以及人类生存、生活密切相关的恒星——太阳对地球的影响,由此,我们才能继续学习下面几节与太阳对地球的影响有关的内容。
所以,本节内容起到了一个承上启下的重要作用。
二、说学情1.在初中对区域地理的学习过程中,学生对太阳辐射的分布已经略有了解,在此基础上要引导学生从原理上理解影响太阳辐射强弱的因素,并总结太阳辐射对人们生产、生活的影响。
2.对于太阳活动的认识,学生刚刚接触,因此比较陌生,所以学生需要一个认识学习的过程。
三、说教学目标1.结合实例,认识太阳辐射对地球的影响。
2.结合太阳外部结构说出太阳活动的主要类型以及特征。
3.简述太阳活动对地球的主要影响,并能用实例加以分析和说明。
1.结合图片、资料和生活体验提出问题,认真思考,与同学共同探究,寻求结论。
培养分析问题、总结归纳问题的能力。
2.通过阅读课本中出现的地理空间分布图,掌握读图分析并总结地理规律的能力。
1.养成热爱生活,善于观察生活中的现象,从生活中发生的地理现象去学习、分析的`习惯。
2.通过探究太阳辐射、太阳活动对地球的影响,树立事物相互联系、相互影响的观点。
3.正确认识太阳辐射和太阳活动对地球的影响,树立科学的宇宙观和发展观。
四、教学重难点1.太阳能量的来源,太阳辐射和太阳活动对地球的影响。
2.通过读图,分析太阳辐射的纬度分布规律及其影响因素。
3.了解太阳的外部大气结构与太阳活动的类型,理解太阳活动对地球的影响。
太阳活动对地球的影响。
五、说教学方法讲授法、读图法、对比分析法。
六、说教学过程七、说板书设计《太阳对地球的影响》说课稿2一、教材分析:俗话说“万物生长靠太阳”可见太阳对地球,对地球上的生命是何其重要。
通过地球上的一些表象,分析太阳对地球的影响,是本节的基本教学思路。
地球科学概论1
三、行星地球基本参数
2.体积和质量: 3.密度和内部物性分异
ห้องสมุดไป่ตู้
行星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
与太阳平均距离 (天文单位)
0.38 0.72 1.00 1.52 5.20 9.57 19.28 30.13
公转周期 (恒星年)
88日 225日 365.25日 1.88年 11.86年 29.5年 84年 164.8年
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二、太阳的能量
2.太阳活动: “磁暴”现象 整个地球是一个大磁场,地球的周 围充满了磁力线。当耀斑出现时,其附近向外发射高 能粒子,带电的粒子运动时产生磁场,当它到达地球 时,便扰乱原来的磁场,引起地磁的变动,一般产生 在耀斑爆发后20—40小时。发生磁暴时,磁场强度变 化很大,对人类活动特别是与地磁有关的工作会有很 大影响。
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一、太阳系的结构
根据新定义,同样具有足够质量、呈圆球形,但 不能清除其轨道附近其他物体的天体被称为“矮行 星”。冥王星是一颗矮行星。其他围绕太阳运转但不 符合上述条件的物体被统称为“太阳系小天体”
太阳系行星包括水星、金星、地球、火星、木星、 土星、天王星和海王星,它们都是在1900年以前被发 现的。
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一、地球自转与昼夜交替
1.天球坐标系: 为了更方便的研究天体 的运动,反映天体在天球上 的位置变化,就需要在天球 上建立坐标系。常用的天球 坐标系有赤道坐标、地平坐 标和黄道坐标。 天球上的基本点、圈和面: 天轴:地球自转轴无线延长的直线; 天极:天轴与天球相交于亮点P和P';对应于地球北 极的P点称为北天极,对应于地球南极的P'为南天极; 25
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一、地球自转与昼夜交替
电离层
电离层dianliceng电离层ionosphere从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域,其中存在相当多的自由电子和离子,能使无线电波改变传播速度,发生折射、反射和散射,产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。
大气的电离主要是太阳辐射中紫外线和X射线所致。
此外,太阳高能带电粒子和银河宇宙射线也起相当重要的作用。
太阳辐射使部分中性分子和原子电离为自由电子和正离子,它在大气中穿透越深,强度(产生电离的能力)越趋减弱,而大气密度逐渐增加,于是,在某一高度上出现电离的极大值。
大气不同成分,如分子氧、原子氧和分子氮等,在空间的分布是不均匀的。
它们为不同波段的辐射所电离,形成各自的极值区,从而导致电离层的层状结构。
在电离作用产生自由电子的同时,电子和正离子之间碰撞复合,以及电子附着在中性分子和原子上,会引起自由电子的消失。
大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵,以及气体本身的扩散等因素,引起自由电子的迁移。
电离层内任一点上的电子密度,决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应。
在不同区域,三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异。
在55公里高度以下的区域中,大气相对稠密,碰撞频繁,自由电子消失很快,气体保持不导电性质。
在电离层顶部,大气异常稀薄,电离的迁移运动主要受地球磁场的控制,称为磁层。
电离层的主要特性,由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等基本参数来表示。
研究概况 1902年,O.亥维赛和A.E.肯内利为了解释无线电信号跨越大西洋传播这一实验事实,提出了高空存在能反射无线电波的“导电层”的假设,当时称为肯内利-亥维赛层。
1925年,和M.A.F.巴尼特用地波和天波干涉法最先证明了电离层的存在。
次年,和M.A.图夫用一部雏型雷达测量了无线电脉冲从电离层垂直反射的时间,验证了上述结论。
随着对电离层及其对电波传播影响的深入了解,30年代初,S.查普曼提出电离层形成的简单理论(查普曼层理论)。
太阳活动与气候的关系
太阳活动与气候的关系
太阳活动与气候有着密切的关系。
太阳是地球上最主要的能量来源之一,其辐射热量会影响地球的气候。
太阳活动的变化会影响地球大气层中的气体浓度、温度等参数,进而影响地球的气候变化。
太阳活动周期大约为11年,这个周期内太阳的辐射量会有所变化。
辐射强度的变化会影响地球的气候,例如会导致地球的温度变化、气候模式变化等。
太阳活动周期的变化也会影响地球的磁层和电离层,进而影响地球的气候。
太阳黑子是太阳活动的一个重要指标,它是太阳表面上一些区域的黑色斑点。
太阳黑子的数量和分布会影响地球的气候,例如会影响地球的温度和降水量等。
在太阳活动高峰期,太阳黑子数量较多,这时地球的气温较高,降水量也相对较多。
在太阳活动低谷期,太阳黑子数量较少,这时地球的气温较低,降水量也相对较少。
太阳活动和气候的关系是一个复杂的问题,科学家们正在不断研究和探索这个问题。
虽然目前还存在一些争议和不确定性,但是大多数科学家认为太阳活动对地球的气候具有重要的影响。
因此,我们需要关注太阳活动的变化,以便更好地预测和应对气候变化。
太阳活动与地球天气的关系
太阳活动与地球天气的关系太阳是地球周围最重要的天体之一,正是太阳的引力和照射,让地球得以存在和发展。
除此之外,太阳还有一个与地球天气直接相关的特点:太阳活动。
太阳活动指的是太阳上表现出来的各种活动,例如日珥、耀斑、日冕等等,这些活动产生的能量不仅对地球的生物环境产生影响,还能直接导致地球天气的变化。
在太阳活动的周期性变化中,最为重要的就是太阳黑子的数量。
太阳黑子是太阳表面上的一个暗斑,由于黑子的形成需要非常高的能量,这也意味着太阳黑子的数量与太阳活动的强度有直接关系。
当太阳活动周期较为活跃时,太阳黑子的数量也会增加。
那么,太阳活动与地球天气之间具体存在哪些联系呢?首先,太阳活动会对地球的电离层产生影响。
电离层是地球大气层中最上部的一层,其中含有大量离子,是无线电通信、卫星传输以及导航系统的传输媒介。
在太阳活动周期性较高的时期,太阳释放的带电粒子会与地球磁场所产生的能量发生作用,导致电离层中的离子浓度变化,从而使得无线电通信等活动受到影响。
此外,太阳活动还会对地球磁场产生干扰,对宇航员和卫星的健康和工作环境也会造成威胁。
除了电离层以外,太阳活动还会对地球气候和天气产生一定的影响。
例如,太阳活动的周期性变化会直接影响地球的气温。
在太阳活动周期较高时,太阳会释放出较多的能量,导致地球气温升高,反之亦然。
此外,太阳活动的影响还可以表现在地球上的风暴和降水等天气异常上。
当太阳活动周期较高时,地球上的风暴和降水现象会增加,而太阳活动周期较低时则会减少。
这一现象的原因在于,太阳活动的周期高峰会导致太阳辐射能量的变化,从而导致大气环流形势发生改变,进而引发风暴和降水等异常天气。
需要注意的是,太阳活动对地球天气的影响是一个相对较为缓慢的过程,其变化时间往往需要几个月或者几年的时间。
但无论是在短期还是长期内,太阳活动都会对地球的天气和气候产生一定的影响,我们需要对这一现象进行充分的研究和了解。
总结起来,太阳活动是地球天气与气候变化的一个重要因素,并且这种变化往往是周期性的,存在一定的规律性。
高一上册地理太阳对地球的影响说课稿
高一上册地理太阳对地球的影响说课稿尊敬的各位老师,各位同学:大家好!我是2016级地本班的XXX,今天我说课的内容是中图版高中地理(必修1)第一章第二节——太阳对地球的影响。
下面我将从教材分析、教法分析、学法指导、教学过程、板书设计五个方面进行说课:一、教材分析(一)教材的地位和作用俗话说“万物生长靠太阳”可见太阳对地球以及地球上的生命是何其重要。
通过地球上的一些表象,分析太阳对地球的影响,是本节的基本教学思路。
本节主要从宏观上阐述了太阳对地球的影响。
是第一节地球在宇宙中的具体表现,也为后面学习地球上的大气和水奠定了夯实的基础。
(二)教学目标根据新课标的要求以及学生的认知水平,我将教学目标确定如下:知识与技能1.阐述太阳对地球的影响。
2.能够正确认识太阳的基本特征及其外部结构。
过程与方法1.通过资料,归纳总结太阳辐射和太阳活动对地球的影响。
2.培养学生获取地理信息并进行分析、判断、推理的能力。
3.引导学生掌握解读图表的方法和程序,并学会对图像信息进行概括提取。
情感、态度与价值观1.通过太阳对地球的影响的分析,引导学生感受事物之间的相关关系,并树立求真求实的科学态度。
2.运用辩证的思想看待宇宙对地球的影响,从而形成科学的、辩证的宇宙观和世界观。
3.激发学生探究关于太阳辐射、太阳活动的兴趣,培养分析地理问题的能力。
(三)重、难点分析重点:1.太阳辐射对地球的影响2.太阳活动对地球的影响教学重点确立的依据:本节内容主要阐述太阳辐射和太阳活动对地球的影响。
太阳辐射对地球的影响主要是从太阳为地球提供能量这个方面来阐述;太阳活动对地球的影响则从地球气候、地球电离层、地球磁场等方面来阐述,因此把太阳辐射和太阳活动对地球的影响确立为教学重点。
难点:太阳黑子和耀斑对地球的影响教学难点确立的依据:太阳活动有多种类型,太阳黑子活动对地球气候产生影响,学生很难理解黑子活动的高峰年为何出现反常气候的几率明显增多,耀斑爆发为什么会对地球电离层产生影响,因此把太阳黑子和耀斑对地球的影响确立为教学难点。
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太阳、地球、电离层和几个参数
作者:K9LA,翻译:BH4SRC
太阳在核聚变的过程中,产生电磁辐射并喷射出太阳物质。
其中,100-1000埃波长(紫外线)的电磁辐射电离地球电离层的F层;10-100埃波长(软X光)的电磁辐射电离E层;1-10埃波长(硬X光)的电磁辐射电离D层。
太阳定期喷射太阳物质,太阳物质中含有由电子和质子组成的带电粒子。
太阳物质还构成了太阳风,处于稳定期的太阳,其刮向地球的太阳风平均速度可以达到400公里每秒。
太阳风会对地球磁场产生显著影响。
在太阳风的影响下,地球磁场并不是简单的磁棒磁场。
实际情况是面向太阳一面的地球磁场受到太阳风的压缩;而背对太阳风一面的地球磁场则受到拉伸,生成磁尾;磁尾长度可以达到10多倍地球半径。
电磁辐射对处于白天中的整个电离层构成影响;由太阳喷射的构成太阳物质的带电粒子,则沿着地球磁力线进入电离层。
带电粒子只对磁力线进入地球时所处的高纬度地区的电离层构成影响。
图一,太阳对地球磁场的影响
此外,太阳的电磁辐射会电离大气中的原子,使原子中的电子逃逸并沿着地球磁力线以电子的旋转频率做螺旋运动。
因此地球磁场在无线电传播中起着非常重要的作用。
地球磁场强度的大小,可以通过使用磁力计测定。
通过磁力计的读数,有两种方法表示地球磁场的强度,即每日A指数和3小时K指数。
A指数是8个3小
时K指数的平均值。
通过线性表述,A指数值的大小从0—400不等,对应地球磁场活动从平静到严重地球磁暴。
K指数用准对数表表述,从0—9,对应地球磁场活动从平静到严重地球磁暴。
从本质上说,K指数就是A指数的压缩版。
通常来说,A指数在15以下或者K指数在3以下,有利于电波传播。
太阳黑子指的是有紫外线辐射的太阳表面区域,它和地球电离层的F层电离程度有关系。
每天的太阳黑子数目,如果按月统计的话,变化非常大。
即使统计每月的太阳黑子平均值,其数值仍然变化很大。
因此我们需要一个更大时间跨度,或者更平滑的太阳黑子平均值,用以测量太阳周期。
这就是SSN,smoothed sunspot number。
SSN的计算,通过把测量的时间点的前6个月和后6个月,共13个月太阳黑子数做平均。
由于SSN是一段时间跨度的平滑平均值,因此官方的本月SSN值都会在6个月后发布。
使用SSN数值统计的缺陷是可能会掩盖那些短期内会加强传播的异常太阳活动。
图二,太阳黑子
太阳黑子活动的周期大约为11年。
每个周期内,黑子活动的加强期通常比衰减期要短,即加强期为4-5年,衰减期为6-7年。
处于或接近太阳活动高峰期时,不断增加的太阳黑子数,带来更多的影响地球大气层的紫外线辐射。
更多的紫外线辐射使得F层电离程度加剧,进而导致F层可以折射更高频率返回地球进行DX通联,这些频率包括15米,12米,10米以及6米。
处于或接近太阳活动低谷期时,太阳黑子数量很少以至于高波段频率直接穿越电离层。
和太阳低谷期对应的是更稳定的电离层和更少的电离层吸收,此时最适合低波段传播,包括160米和80米。
因此,概括来说,SSN值高的话,适合高波段传播;而SSN值较低的话,则适合低波段传播。
图三,第24个周期太阳黑子预测
图四,太阳黑子值的历史纪录
经常给传播带来干扰的是太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)。
影响传播的太阳耀斑被称作X射线耀斑,这是因为它们的波长在1-8埃的范围内。
X射线耀斑分为3个级别:C,最小;M,中等;X,最大。
C级别的耀斑通常对传播没什么影响,而M和X级别的耀斑则对传播有个持续的不利影响。
图五,太阳耀斑
一个1-8埃波长范围的X级耀斑,其电磁辐射会导致地球日照面的传播消失,原因是其增加了电离层的D层吸收。
此外X级耀斑会释放高能质子,这些高能质子在地球磁场的作用下被引致极地冰盖上方。
这就导致了两极地区冰盖吸收现象,实质是极地两端上空的D层吸收加剧。
日冕物质抛射是太阳物质的大规模喷发,它会导致太阳风速度的迅速升高,此时太阳风像冲击波一样撞向地球。
当这个冲击波袭击地球时,如果此时的太阳磁场极性是向南的话,太阳磁场耦合入地球磁场,从而导致地球磁场的剧烈动荡。
从而导致我们看到的A指数和K指数增加。
图六,日冕物质抛射
这种地球磁场的变化,除了会带来极光活动,还会导致绕着地球磁力线做螺旋运动的电子脱离磁力线,进入地球磁尾。
随着电子的流失,最大可用频率(MUF)降低。
直到地球磁场恢复正常,电离活动补偿流失的电子后,最大可用频率才会恢复。
多数情况下,增加的A指数和K指数,会带来MUF的降低。
A和K指数增加时,MUF偶尔会在低纬度地区增加(导致这一现象的实质比较复杂)。
太阳耀斑和日冕物质抛射是相关联的,它们可能会一起出现,也可能会单独出现,科学家还在研究他们之间的关系。
但是可以确定的是,大型耀斑发出的以光速传播的电磁辐射,会导致地球向阳面的无线电通讯在耀斑爆发后10分钟内短期中断。
不幸的是在通讯中断时,我们同时在用无线电进行视觉测量耀斑。
由于耀斑的可见光和1-8埃波长的电磁辐射都以光速传播,换句话说就是,不用当心我们的耀斑视觉观测。
此外,耀斑喷发的高能粒子要花费数小时才能到达地球,日冕物质抛射的冲击波则需花费数天才能到达地球,因此我们有时间对它们带来的干扰进行预警。