磁层亚暴的概念提出及发展

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地球磁层扰动的一种表现。这个概念是1968年提出的。这种扰动在其发展过程中会随时间、空间而发生一系列变化，尤其是在极区的反应最为激烈。

磁层亚暴的典型物理过程，首先是从行星际磁场方向反转开始的。观测表明，不少亚暴发生在行星际磁场方向由北向南反转以后。由于向南的行星际磁场和地磁场相互耦合，引起磁力线的重联，从而使磁尾中磁场强度增加，积累起大量的磁能；接着，由于磁力线重联，磁流体发电机作用加强，横越磁尾的电场和电流也增强。在将近一小时内,磁尾的等离子体便开始向地球方向运动。这时,“极光卵”赤道的侧边缘处极光突然增亮，并开始向极区移动，这就开始出现极光亚暴。与此同时，整个磁尾的等离子体片的厚度开始变薄。伴随亚暴发生的另一个过程是等离子体由磁尾向捕获区注入，这种注入是外辐射带电子的主要来源之一，也是极光带电波吸收增强的基本原因。当磁尾中的磁能积蓄到一定程度后，磁尾的磁力线由于某种不稳定性,便会发生重联,形成X型中性线(见电流片)。中性线以外的等离子体以每秒300公里的速度向外运动。毫无疑问，在出现亚暴过程中，粒子的加速过程仍然是一个本质的问题。观测的结果迄今仍很不一致，还不可能对亚暴的物理机制作出明确的说明。从物理学上作出的可能判断是，当磁尾等离子体向着地球方向运动时，为保持粒子磁矩守恒或纵向不变量守恒，电子回旋加速机制和费密加速机制均可能起重要作用，而在亚暴开始时刻，横越磁尾的横向电场加速也是极为重要的。

关于磁层亚暴的机制，如今的看法并不完全一致。有人认为行星际磁场由北转向南是亚暴发生的原因。但是也有人不同意这种观点，认为这种方向的改变只能控制亚暴出现的强度和纬度，对亚暴的触发和能量的释放不会有明显的影响。这些问题的解决有待于建立亚暴事件全过程的正确时间序列，以及对亚暴的形态建立一个正确的物理图像。磁层亚暴对人类的活动有很大影响。它可以影响高纬度地区的通讯，可以在长距离电缆和跨海洋的电缆中诱发感应电流，也可引起同步卫星发生强烈真空放电和高压电弧（有时甚至会导致一颗卫星的完全损坏），因而对磁层亚暴的研究有重要的实际意义。

太阳发射的各种形式能量的变化对地球环境的影响，以及地球表面、低层大气、电离层、磁层的相互关系。太阳的能量以电磁辐射和微粒辐射两种形式不断地向周围发射出来。这些辐射经过地球时，对地球磁层、等离子体层、电离层和中、低层大气等产生影响，甚至可能影响到生物圈和气象等。日地关系主要研究太阳发射能量的变动部分与地球物理现象之间的关系，也研究日地系统的稳定状态，因为稳定状态给出了衡量变动的基准。

在地球轨道处，太阳电磁辐射的总强度几乎不变，通常用“太阳常数”表示，其值约为1.96卡/（厘米2·分）。太阳电磁辐射对地球表面和大气层的加热，形成了大气层的温度垂直分布结构和大气环流，尤其是在对流层中造成了各种复杂的大气现象。太阳电磁辐射中，波长短于1400埃的紫外部分，是造成地球大气电离层和臭氧层的主要电离源。太阳微粒辐射在稳定状态下即为太阳风，它与地球磁场作用形成了地球磁层。

太阳上经常发生各种复杂的活动过程，如太阳黑子、耀斑、谱斑、暗条、冕洞和射电爆发等。太阳活动时电磁辐射强度发生变化，变化较大的谱段为波长小于100埃的软X射线部分，可变化2～3倍之多。8埃以下的辐射通量，可随太阳活动的增强而增大几百倍。太阳活动还往往伴随着太阳宇宙线的发射。太阳辐射的这些变化，会造成近地环境的变化。

日地关系是一个多学科的课题。日地关系的研究对于认识太阳和行星的相互关系有重要的科学意义。随着日地关系研究的进展，人类将逐渐提高预测环境变化的能力，包括对于天气和气候、宇航环境和生物圈状况的预测。这对工农业生产、交通运输、水文气象、卫生保健、通信广播和开发空间资源以及加强国防事业都有实用价值。

目前，大多数日地关系方面的研究结果都还不是定量的。全世界有关领域的科学工作者，都在致力于解决日地关系根本机制问题。其中认识比较一致的是太阳活动对磁层、电离层的影响，而太阳活动与天气、气候的关系，以及太阳活动和生物圈的关系，也是很活跃的科研领域。

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