太空探索第1篇太空概览第2章地球空间.pptxVIP

第一篇太空概览

第二章地球空间

大气层

;地球空间;地球空间;等离子体（plasma）

等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”。

等离子体包含两到三种不同组成粒子：自由电子，带正电的离子和未电离的中性原子。 ;等离子体特点：

等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子。

-微观上有带电粒子（离子和电子）

-宏观上电中性：电子和离子的电荷数量相同

等离子体有很高的电导率，和电磁场的耦合作用也极强。;地球空间构成

中高层大气

地球大气的延伸

电离层

大气受太阳辐射的电离气体

磁层

太阳风与地磁场相互作用

;地球空间之大气层;静态大气的性质由四个参数描述：压强、密度、温度和成分

大气层的基本特征---压力;2.大气层的基本特征---大气成分

低层大气（地表80km以下）主要成分;中高层大气成份由三个部分制约：

低层大气向上扩散；

磁层粒子进入

受太阳辐射影响的光化学过程;3.大气层的基本特征---密度;大气密度随纬度、季节、昼夜和太阳活动等变化：

40公里以下周日变化：6%；

50~100公里周日变化：10~25%；

100公里以上，高层大气密度随太阳活动变化原因：

太阳紫外辐射增强，且被高层大气吸收；

随太阳活动变化变化幅度：

340km：10倍

500km：50倍

100公里以上大气随地磁活动而变化；在磁暴发生几个小时以后，密度可增加几倍甚至达10倍。

;4.大气层的基本特征---温度及大气的分层

对流层：地表至17~18km。

平流层：对流层顶至50km，

温度随高度升高，臭氧主

要集中在该层。

中间层：平流层顶以上至

85km，温度随高度降低，

在85km附近达到最小值。

热层：中间层顶至230~

500km，在该层温度又重

新急剧升高。;中间层;中间层;热层;热层;大气层的基本特征

大气层对太阳辐射的阻止作用

白天：太阳光照射到地球上，部分能量被大气吸收，部分被反射回宇宙，大约47%的能量被地球表面吸收

夜晚：晚上地球表面以红外线的方式向宇宙散发白天吸收的热量，其中也有部分被大气吸收

;臭氧(O3)

分布：10~50km,

主要集中在25km

附近；

变化：逐日、逐月、

逐年变化；随高度

和纬度变化；;臭氧(O3)

大气层的臭氧主要被紫外线打击成双原子的氧气，把它分为两个原子，然后每个原子和没有分裂的O2合并成臭氧。臭氧分子不稳定，紫外线照射之后又分为氧气分子O2和氧原子，形成一个继续的过程臭氧氧气循环，如此产生臭氧层。

臭氧产生的过程

臭氧的自然消失过程

无论臭氧的产生和消失都吸收了紫外线。;臭氧层的破坏

地球各地臭氧层密度大不相同，在赤道附近最厚，两极变薄。北半球的臭氧层厚度每年减少4%。现在大约4.6%的地球表面没有臭氧层，这些地方成为臭氧层空洞，大多在两极之上。

臭氧层可以阻挡对生物有害的紫外线进入大气层，臭氧层消耗会导致皮肤癌、白内障等疾病患者的增加，并造成一些生物品种，如海洋浮游生物的灭绝

;温室气体

定义：能吸收地球表面辐射的红外线的气体

种类：二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（又称笑气，N2O）、以及人造温室气体氯氟碳化物（CFCs）、全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（HFCs），含氯氟烃（HCFCs）及六氟化硫（SF6）等。;对流层

气象活动主要区域：气象学，大气物理学；

平流层

控制气候的主要区域，气候学；

平流层飞机

中高层大气（50～200公里），空间物理学

探索中高层大气的重要性：

亚轨道飞行器的飞行范围

载人航天器气动加热严重的区域

中程导弹飞行空间

亚轨道旅游

对地观测

军事侦察;亚轨道飞行器，俗称：空天飞机

亚轨道：飞行器的速度低于第一宇宙速度，

在空间飞行一段路程后，最终还要落到原地。

飞机：依赖空气动力学飞行

卫星：依据轨道理论飞行

亚轨道飞行器：介于两者之间;太空船一号（SpaceShipOne）

2004年6月21日，“太空船一号”由名为“白色骑士”的母机挂载，爬升到15km，启动火箭发动机，向上冲刺达到100公里高度，沿抛物线飞行4分钟后开始下降完成第一次私人资本人类太空飞行。

并且在10月4日，达成两周之内载三个人（或相等重量物品）作两次高度100公里的飞行，因而赢得1000万美元的安萨里X大奖。飞机成本估计为2500万美元由美国微软公司创办人之一保罗·艾伦赞助。

;亚轨道飞行器

X-51A超音速飞行器---下一代空天轰炸机;载人航天器气动加热严重的区域

航天