Coupling of Thunderstorms and Lightning Discharges to Near-earth Space pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Crosby, Norma B. (EDT)/ Huang, Tai-yin (EDT)/ Rycroft, Michael J. (EDT)

出品人:

页数:162

译者:

出版时间:2009-5

价格:$ 134.47

装帧:

isbn号码:9780735406575

丛书系列:

图书标签:

• 雷暴
• 闪电
• 空间物理
• 电磁辐射
• 大气电学
• 高能粒子
• 电离层
• 脉冲扰动
• 雷暴活动
• 近地空间

书名： Coupling of Thunderstorms and Lightning Discharges to Near-earth Space 简介： 本书深入探索了地球大气中最具戏剧性、也是最令人敬畏的现象——雷暴及其伴随的闪电放电，与近地空间之间错综复杂的相互作用。我们将超越日常对风雨雷电的感知，揭示隐藏在这些强大自然力量背后的深层物理机制，以及它们如何悄无声息地影响着我们赖以生存的近地空间环境。 雷暴，这个集强对流、大尺度湍流、显著的电荷分离于一体的复杂系统，其内部发生的电化学过程和能量传输，远非仅仅是局部的天气事件。本书将首先聚焦于雷暴的形成与演化，从水汽的凝结、冰晶的形成，到冰雹与霰的碰撞加速电荷分离，直至最终形成巨大的电场梯度，这一系列过程的精妙之处将被细致剖析。我们不会仅仅停留在气象学的描述，而是将视角进一步拓展，审视雷暴云体内部复杂的微物理和动力学过程，理解它们如何成为一个巨大的“电池”，积累着足以引发闪电的庞大电荷。 闪电，这一瞬间释放巨大能量的电火花，不仅是雷暴最直观的体现，更是连接地球表面与近地空间的强大“桥梁”。本书将详细阐述不同类型闪电（如云内闪、云对地闪、云对云闪）的形成机制，包括先导的产生、流光的发展、主放电的发生，以及闪电通道内的电化学反应和能量耗散。我们将重点关注闪电放电过程中释放出的强电磁脉冲（EMP），以及这些脉冲如何以电磁波的形式向外传播，穿透大气层，抵达近地空间。 近地空间，一个包含电离层、磁层和外层大气等区域的复杂环境，正受到来自地球表面各种活动的持续影响。本书的核心在于揭示雷暴和闪电如何通过多种耦合机制，对近地空间产生显著作用。 首先，电磁耦合是关键的连接点。闪电放电产生的大量瞬时电磁辐射，特别是低频和甚低频（VLF/ELF）电磁波，能够有效地耦合进电离层。这些电磁波携带的能量和信息，能够激发和调制电离层中的等离子体，改变其电子密度和温度，从而影响电离层的结构和动力学。我们还将探讨高频（HF）和超高频（VLF）电磁波在电离层中的传播特性，以及闪电产生的电磁波如何被电离层反射、折射和吸收，进一步影响其对地面和卫星通信的影响。 其次，粒子激发耦合同样不容忽视。闪电过程中释放的瞬时强电流和能量，能够激发大气中的粒子，产生高能粒子。这些高能粒子可以沿着地球磁力线向极区传播，导致极区大气中的粒子激发和电离，产生极光现象。本书将深入研究闪电激发产生的电子、质子等高能粒子，分析它们的能谱、通量以及在磁层和电离层中的输运过程，从而理解闪电如何成为极区粒子沉降的一个重要来源。 再者，大气波耦合也是一种重要的相互作用方式。雷暴引发的大气压力变化、重力波以及声波，也能够以波动的形式传播到高层大气，甚至进入近地空间。这些大气波携带的动量和能量，能够引起高层大气密度的扰动，影响卫星的轨道，甚至对空间天体物理观测产生一定影响。我们将详细分析雷暴过程中产生的各种大气波，以及它们在高层大气和近地空间的传播机制，探讨其对空间环境的影响。 此外，化学耦合也是一个值得关注的方面。闪电放电过程中产生的臭氧（O3）、氮氧化物（NOx）等活性化学物质，虽然在大气中的寿命相对较短，但其在局部区域的浓度急剧升高，可能对大气化学过程产生短暂而显著的影响。这些化学物质的产生和扩散，虽然主要集中在对流层，但其间接影响可能通过大气环流传递到更高层，对近地空间的化学环境产生潜在的影响。 本书将详细介绍用于观测和研究这些耦合过程的先进技术和仪器，包括地基雷达、探空仪、闪电定位网络、地磁仪、卫星遥感器（如电离层探测器、磁层探测器、粒子探测器）以及各种电磁场探测设备。通过对实测数据的分析和理论模型的构建，我们将量化雷暴和闪电对近地空间参数的影响程度，并探讨这些影响可能带来的实际后果，例如对卫星导航系统、无线电通信、电网安全以及地球磁场稳定性的潜在威胁。 研究雷暴与近地空间耦合的意义不仅在于增进我们对地球系统复杂性的理解，更在于其重要的实际应用价值。例如，准确预测闪电产生的电磁干扰，有助于保护通信系统和电网免受损害；理解闪电激发的高能粒子对电离层的影响，有助于提高卫星的可靠性和寿命；了解大气波对高层大气的影响，有助于改进卫星轨道预测模型，降低空间碎片风险。 本书的研究对象并非孤立的现象，而是整个地球系统相互关联、相互作用的生动体现。我们将通过科学的视角，揭示雷暴这看似局部的天气事件，如何以我们尚未完全理解的方式，深刻地影响着我们头顶那片神秘而活跃的近地空间。这本书旨在为气象学家、空间物理学家、地球物理学家、工程师以及所有对地球系统科学感兴趣的读者，提供一个全面、深入且富有启发性的视角，去理解这两个看似遥远却又紧密相连的自然领域之间的互动。我们将共同探索，在雷鸣电闪的瞬间，一场无声却至关重要的宇宙对话正在发生。

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