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万卫星院士生前作序推荐,这本书中译本出版

来源:赛杰奥 日期:2020年06月22日
万卫星院士生前作序推荐的《空间天气及其物理原理》,是一本不可多得的空间天气科学与空间物理学领域的参考书籍。

在德洛丝·尼普所著《空间天气及其物理原理》一书中译本付梓之时,中国科学院地质与地球物理研究所的万卫星院士不幸去世。万院士生前对本书的翻译工作十分关心,并亲自作序。表示要成为本书的第一批读者。对他的突然离去,我们表示深切的哀悼和无限的遗憾!

译 者

2020 年5 月29 日

万卫星院士 序言

《空间天气及其物理原理》中译本

古人云:观阴阳之开阖以命物。

人类文明自开启以来,对宇宙和空间现象的观测与探究生生不息,从中国的奇书《山海经》到北欧的神话传说,绚烂的极光开启了人们对空间天气现象的朦胧思索;从伽利略的望远镜到蒙德尔的蝴蝶图,对太阳黑子的科学观测培育出空间物理研究的萌芽;从卡林顿事件的研究到电磁波跨洋传播实验,人们逐渐了解了日地空间的相互作用和物理机理;从魁北克突发大停电故障到科学家广泛关注万圣节超级磁暴事件,人们切身体会了太阳风暴对现代高技术设施和人类安全的危害。

自20 世纪后半叶以来,随着卫星运行、通信导航等高技术的蓬勃发展,已经涉及从国防与国家安全到大众日常生活的方方面面,这使得认知空间天气规律成为既现实又迫切的需求。

为此,进入新世纪以来,出于国家战略的需求,美国、英国、澳大利亚、韩国等多个国家相继制定了各自的“国家空间天气计划”,对空间天气和空间环境的重视被提到了国家战略层面。

与此同时,空间物理学研究也在国内外众多高等院校和研究机构得到了迅速发展,人们建立了各种类别的手段来更为有效地探测空间天气现象,同时开展了系统的空间物理研究,以深入理解空间天气的产生和发展机理。观测和研究的快速进展与不断突破导致空间物理学正在从地球物理学中分离出来,有望成为一门独立的前沿基础学科。

近几十年来,尽管空间天气科学和空间物理学领域的研究取得了丰富成果,但由于这一学科与众多学科交叉,研究的区域十分广阔,问题极为复杂,还有许多重大科学问题有待解答,因此,空间天气科学和空间物理学仍然属于充满朝气的新兴学科。

在这样的大背景之下,为我国广大的空间物理及相关领域专业的院校师生、研究人员提供一本内容翔实、繁简得当、条理清晰的参考书,将为促进本学科在我国的健康发展贡献一份力量。

在众多的参考书籍当中,由美国地球物理学会权威期刊《空间天气(Space Weather)》主编德洛丝·尼普所著《空间天气及其物理原理》一书脱颖而出。该书生动形象地介绍了日地空间天气的相关过程,深入浅出地解释了不同现象背后的物理机制和因果关系,出版之后得到了业界的一致好评。

为了便于我国读者学习和参考,中国科学院国家空间科学中心空间环境预报中心组织专业研究人员,历时两年,对该书英文原版进行了中文翻译,其翻译严谨专业,又不失通俗流畅。该书对于从事空间物理研究的科研人员、高校相关专业的本科生、研究生,以及对本学科感兴趣的其他专业读者等都具有很高的参考和学习价值,是一本不可多得的空间天气科学与空间物理学领域的参考书籍。

九层之台,起于累土;千里之行,始于足下。希望能有更多的读者朋友通过阅读本书了解、热爱、投身到空间天气科学和空间物理学领域的学习和研究当中,为我国空间事业的发展做出贡献。

中国科学院地质与地球物理研究所 万卫星 院士

2018 年4 月15 日

地球空间主要由地磁场和大气所组成,可保护我们免受太阳爆发的影响。太阳是一颗具有活跃磁场的恒星,会以耀斑、高能粒子和磁化等离子体的形式爆发性地释放能量。能量爆发具有11 年周期性,会增强太阳风(外流的太阳大气)以及广域谱段的太阳光发射。此外,数十亿个遥远的恒星和星系都有自己的爆发周期,产生的宇宙射线背景也会侵袭地球的保护层——地磁场和大气。虽然被称之为保护层,然而地磁场和大气本身也能够储存能量并产生新的释放,有时低层大气的不规则结构也会对地球空间产生影响。上述因素所引起的扰动被共同称为“空间天气”,而地球空间中等离子体和磁场更加常规的背景状态则被称为“空间环境”。

空间天气对现代社会有着巨大的影响,我们需要对空间天气的来源、实质及其如何影响人类日常生活做出清晰的解释。太阳耀斑、日冕物质抛射(CME)、射电暴等空间天气现象会影响到高空飞行、国家电网、无线电通信等先进的技术系统。源自太阳爆发和深空宇宙线的电磁辐射和高能带电粒子所造成的危害和影响是国家和地区战略规划者、系统设计和建造者必须考虑的事情。诸如全球定位系统的个人设备,在太阳爆发时也会发生暂时的性能下降。空间天气的影响无处不在,我们亟需对其加以了解,因此德洛丝·尼普(Delores Knipp)博士撰写了本书Understanding Space Weather and the Physics Behind It。

本书介绍了太阳及内在过程、日球层、太阳爆发产生的行星际扰动、地球磁层在太阳活动周的扩展和收缩等现象。本书利用必要的数学机理对上述概念进行了深入浅出的解释,使得学生能够对太阳爆发的原因和响应建立深层理解。为了展示日地空间天气的相关过程,本书附有上百幅图表。关于太阳活动趋势和周期的观测图有助于科研人员描述和预测太阳变化。本书形象生动地介绍了空间天气——这一关乎人类安全,我们知之甚少却始终存在的重要领域。

全书共14 章,首先从宏观角度介绍空间天气和空间环境的基本概念与能量传递过程;随后详细阐述了在平静和扰动情况下的太阳大气、行星际太阳风、空间等离子体、地球磁层、电离层、中高层大气等空间环境区域的基本原理和变化特性;最后讨论了空间天气和空间环境对电波传播、航天装备等关键基础设施的影响。

本书条理清晰、繁简得当,附有上百幅图表,既有翔实的实验观测和理论分析,又有大量的练习题目带动读者思考,适合空间科学、行星科学、天文学等相关领域的科研工作者和高校学生,以及感兴趣的其他专业读者阅读参考使用。

本文摘编自《空间天气及其物理原理》[(美)德洛丝·尼普(Delores Knipp)著;龚建村等译. 北京:科学出版社,2020.6]一书“序”“前言”,有删减,标题为编者所加。

Understanding Space Weather and the Physics Behind It

ISBN 978-7-03-065281-2

责任编辑:钱 俊 田轶静

本书系统介绍了日地空间环境中诸如太阳耀斑、太阳高能粒子、日冕物质抛射等基本的空间天气现象和变化特性,并深入解释了与之相关的太阳物理、空间等离子体物理、磁层物理、电离层物理、中高层大气物理的基本原理,继而进一步讨论了空间天气和空间环境对电波传播、航天装备等关键基础设施的影响。
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