空间环境基本物理过程

课程编码：180083070802P2005H 英文名称：Basic physical processes of the space environment 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：张清和等

磁层、电离层、中高层大气是日地空间环境的关键组成，三者耦合是近地空间能量传递与物质相互作用的核心物理过程，更是星际航行的重要空间环境背景。本课程以太阳活动引发卫星失效、通信中断等典型案例为切入点，生动展示空间环境对星际航行和日常生活的现实影响，旨在系统讲解磁层-电离层-中高层大气耦合系统中的物理及其相关的天地基遥感探测技术，使学生深入理解磁层-电离层-中高层大气耦合过程的基本规律与时空特征，掌握其对星际航行近地段轨道设计、航天器通信导航、星载设备防护的关键影响；同时，课程将基于“双星计划”、“SMILE”探测计划、“子午工程”等重大空间科学项目，提供参与到这些项目的机会，进而引导学生从物理原理和观测数据分析两个方面，综合理解空间环境基本物理过程，实现物理思维与探测技术的交叉融合，培养能为星际航行和深空探测提供空间环境预警与防护支撑的复合型空间科学人才。

经典力学、电磁学、电动力学、热力学、数理方程、流体力学

第一章 电离层-中高层大气耦合物理及探测 12.0学时
第1节 组分、结构与能量平衡
第2节 动力学与光化学过程
第3节 天地基遥感探测技术
第4节 典型物理现象分析
第二章 太阳风-磁层相互作用物理及探测 12.0学时
第1节 太阳风-磁层相互作用过程
第2节 磁场重联、激波和等离子体波动
第3节 原位探测原理和方法
第4节 探测任务简述
第三章 磁层-电离层耦合物理及探测 16.0学时
第1节 磁层与电离层的结构、特征
第2节 磁层大尺度过程
第3节 电离层扰动现象
第4节 极光与亚暴
第5节 极端事件与探测数据分析

张清和、中国科学院国家空间科学中心研究员、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者、中国科学院人才计划和国家人才青年计划入选者，太阳活动与空间天气全国重点实验室主任，中国空间科学学会理事/空间物理专业委员会主任委员、中国电子学会电波传播分会副主任委员。主要从事极区电离层-磁层耦合动力学过程及其空间天气效应研究。发表学术论文120余篇，其中包括在Science、PNAS、Nature Communications、GRL等上发表的第一或通讯作者论文50余篇，多篇被选为Science, Nature和JGR的研究亮点或封面。曾获山东省自然科学二等奖（排名第一）、赵九章优秀中青年科学奖、空间天气科学青年创新奖、国际无线电联盟(URSI) “青年科学家奖”等。朱亚军，中科院国家空间科学中心研究员，博士生导师，入选中国科学院人才计划，主要研究领域涉及中高层大气动力学、光化学以及辐射等物理过程和机制的研究、中高层大气地基和卫星探测数据的分析和反演算法的研究，以及被动光学遥感探测仪器的研制工作，在地球物理和光学领域的高水平期刊上发表50余篇论文。李文亚，中国科学院国家空间科学中心/太阳活动与空间天气重点实验室研究员。2009年于中国科学技术大学地空学院获得学士学位，2014年于中国科学院大学获得博士学位，随后进入中国科学院国家空间科学中心工作至今，2015-2017年赴瑞典空间物理研究所Uppsala访问。近些年利用NASA磁层多尺度卫星（MMS）开展地球磁层磁场重联电子尺度物理过程研究，同时利用我国自主火星探测任务天问一号搭载的离子与中性粒子分析仪（MINPA）开展火星空间环境研究。