11月1日 地球空间探测 吴季

11月1日地球空间探测吴季

主讲人简介

吴季，中科院空间中心研究员，北京航空航天大学邮电专业本科毕业，后考上本校研究生，毕业后继续攻读博士学位，然后考入丹麦技术大学攻读博士后，现任空间中心副主任。

内容简介

电离层以外的空间，我们称它为地球空间。我想，要想观测地球空间，首先我们要对地球空间进行了解，要了解它的整个的结构，哪些是我们最需要观测的空间区域，另外我们就要对地球空间要采用两种探测技术，一种就是要在空间进行布局，把卫星放到需要探测的空间区域去，另外，就是要在地面进行相应的观测，通过空间和地面联合观测，能够反映我们地球空间的特性，另外我们还要使用最先进的探测技术，包括计算机技术，以及先进的遥感技术，对地球空间进行探测，只有这样才能更完整地了解地球空间。我想，今天简要跟大家介绍一下地球空间是什么，地球空间的探测方法以及几个比较重要的地球空间探测计划，我想人类对地球的认识过程总是渐进的，人类对地球空间真正的认识，只是从1957年发射第一颗人造卫星才刚刚开始，在此后的45年中，地球大气层外的世界，诸如等离子体，内外辐射带等逐渐被发现，但是未知的东西仍然很多，因此，空间探测成为地球空间和航天技术紧密结合的现代科学技术领域，实际上我们在探测地球空间的同时，还在探测行星际空间和正在准备向太阳系以外的一个空间发射卫星，探测技术，也从就地的探测向遥感成像探测在发展，相信随着时间的推移，人类终将彻底认识自身生存的世界和外部的世界，并征服它，从而向更为广阔的未知的空间领域扩展。

全文

今天我想给大家介绍一下，地球空间的探测，地球空间说起来，大家也都（不陌生），这几个字很熟悉，但是什么叫地球空间，我想先做一些解释，大家知道了什么叫地球空间，可能更能理解怎么去探测它，这个探测有些什么方法，那么最后，我想再给大家介绍一两个国际上，和国内的空间探测的计划。

那么地球空间应该说是，更为广泛定义的人类生存的空间，那么它主要是包括太阳、行星际当中，整个太阳系当中，和地球相关的这么一个空间范围，那么待会儿我就要讲到，和地球相关的空间范围都有些什么东西，有什么结构，那我们知道在远古的时期，人类曾经对地球做过很多奇妙的幻想，说大气层以外，到底有些什么东西，想像大气层外面是非常美妙的空间，最开始，进一步的用科学的办法来探测大气层以外到底有些什么东西，确确实实是从上个世纪初，也就是1900年开始的，那么1900年，意大利的科学家马可尼曾经用无线电探测过大气层以外的电离层，在电离层以外，到底有什么，这个是确确实实是最近的时间，也就是1957年人类发射了第一颗人造地球卫星以后，我们才知道电离层以外有些什么东西，那么电离层以外的空间，我们就称它为地球空间。

那么这里，大家可以看到，在最低的高度上，左面的坐标是高度，那么它是以公里定义的，那么左面坐标上的高度可以看到100公里，200公里，300公里，最高到400公里，那么实际上我们现在生活的大气层，是在20公里以下，是非常贴近地球的，那么也就是说地球（被）一个很薄的一个大气包围着，那么在20公里以上，大气还剩多少，只剩了5％，也就是说绝大部分大气都在20公里以下，那么我们通常所说的地球空间，往往是从二三十公里再往上，那么这个空间，虽然它只有5％的大气，但是非常复杂，因为大气受到阳光的照射，会发生电离，电离以后大气的原子就变得带电了，因为它的电子和它的原子就分开了，分开了就变成原子，带正电的原子，那么对氢气来讲，就是说有质子和电子，那么大家可以看到再往上，我们就有电离层，右边这条曲线这是一个电离层的曲线，可以看到在60公里到80公里有一个高峰，再往上90到110公里也有一个高峰，再往上还有两个高峰就是F1层和F2层，那么这个区间就是我们通常所说的电离层，但实际上电离层，它虽然有个峰，但在这个高度上，实际上大气基本上都是处在中性和电离两种状态，那么越往上实际上电离的成分越多，电离大气的比例越多，中性大气越少，再往上，到了一千公里以上，我们就称为它是热层，这时候基本上是完全由电离大气来组成，因为大气电离了以后，它变成了带电的粒子，那么就有电子和质子，那么地球又是一个具有磁性的星球，那么它就像一个磁场一样，两个像一个永久磁铁一样，那么你们可以从这个图上看到，左面这个半圆是地球，右面这两条线是代表了两条地球磁场的磁力线，那么在地球磁场磁力线的作用下，一个自由的电子它不可能做非常自由的运动，它要受到约束，受到约束以后，在某一个区间里，这个约束就使它（被）限制在一个范围之内，它就跑不出去了，这个我们叫地磁场的捕获，捕获以后在这个空间里面就会存在很多电子在运动，那么就形成了辐射带。

这是一个全球的一个示意，那么电子在全球地磁场的约束下，某一个区域就会形成一些高峰，那么这里可以看到，内侧的内辐射带，是由质子组成的，能量比较高，那么外侧还有一个外辐射带，它主要是电子组成的，所以可以看到，我们离开地球稍稍远一点以后，它就变成了一个充满了等离子体，而且这些等离子体又和地球磁场相互作用，那么变成了有辐射带存在的一个地球空间，从这里也可以看到，这是地磁场的一个耦极模型，蓝色的区域就是内辐射带，红色的区域就是外辐射带，可以看到在（离）地球不远的地方，我们有两个充满了高能电子和高能质子的一个辐射带，这个辐射带应该说是非常不好的，特别是对卫星来说，卫星在辐射带里运行，可能会受到高能的电子和质子的轰击，那么卫星可能会失效。

我们还退到这张图，大家可以看到辐射带是在赤道面的方向最强，那么在极区的两个方向上，南极和北极，就会出现磁力线非常密集的地方，那么这些密集的地方就会引入很多高能的粒子从宇宙线，或者从太阳风当中沉降下来，降到两极，南极和北极，在南极和北极沉降粒子非常多的时候，那么就会形成，和大气发生相互作用，就会形成极光，这就是通常我们看到的极光，极光为什么发生在南极和北极区域，就是因为地球的磁场磁力线非常密，在这个地方没法屏蔽高能粒子的下降，所以，高能的粒子在这方面和大气相互作用，就会形成极光，我们也可以看到极光有时候飘动的，那么就因为地磁场也在变化，另外大气也在变化，那么由（于）大气和高能电场的作用，就会发生飘动的极光，颜色也会发生变化。

那么我们再往远走一点，从地球通过辐射带，再往远走一点，就可以看到我们地球的空间要和太阳相互作用，那这个太阳，不是太阳直接（和地球空间）相互作用，而是太阳所发出来的粒子，那么我们就叫太阳风，这个太阳风，这也是在人类1957年以后发射卫星才发现的，这个太阳风，说它是一种风，实际上它是一种粒子的流动，这个粒子的数量是相当大的，我们可以想象，在每一个立方厘米里面，要有几十个太阳风的粒子，那么也就是说在宇宙空间当中并不是真空的，它有相当多的粒子在流动，太阳风通常要以每秒500公里左右的速度，从太阳向四面八方发散，那么当太阳风遇到地球磁场以后，就会和地球磁场相互作用，因为太阳风的粒子也是带电的，所以它就会在地球磁场作用下，向地球磁场的两极方向流动，刚才已经讲了，会发生极光，另外，在向阳这一侧会形成一个磁层顶，这里大家可以看到，向着太阳这个方向，会有一个弓一样的，这样一个弦激波，或者弓激波，那么这个区域叫磁层顶，一直转过来，这两边后面会拖一个很长的磁尾，这是由于太阳风吹动粒子，那么和地球磁场相互作用，产生磁尾，这个磁尾会拖多长，这个磁尾可能会拖一百到两百个地球半径，那么在向阳面这一侧的磁层顶到地球（的距离），大概有10个地球半径左右，所以这就是通常我们所说的地球空间的区域。

在这个地球空间里确实不是很安宁，形成这么一个区域会发生很多变化，进一步分析地球空间，可以看到这是三维的一个图，可看到在地球空间当中，我们是一个非对称的结构，在后面我们有很长的磁尾，前面有磁层顶，那么这两边有集其区，看到这个方向是集其区粒子从这个方向像漏斗一样沉降到两极，有北极和南极，在这个磁尾方面，还有中性片的等离子体，往往还会发生一些扰动，会引起环电流向磁层顶这个方向流动，那么还有场向电流等等，这一切都组成了地球空间。

但是这个地球空间并不是一个很安宁的地球空间，这张图画得很漂亮，但是它并不是一个固定的一个结构，它往往是在变动的，这是俄罗斯的科学家在很早以前做的一个地球磁场模拟的实验，可以看到在模拟的实验当中，他成功模拟了两极集其区磁层顶以及磁尾，那么刚才讲到地球空间形成了以后，它是受太阳风和地球磁场双重作用而形成的，那么它的特性就非常复杂，它是非对称的，另外它是动态的，另外它主要受行星际条件的影响来控制，所谓行星际的条件就是太阳风在来自太阳的时候，它往往是，方向是不同的，也就是说太阳上发生的变化，能不能影响到地球，我们很难说，因为太阳系是很大的空间区域，那么太阳发生一些爆发，它喷出的一些高速的物质它的方向有时候是不一样的，并不是完全对称的向四面八方喷射，所以有时候太阳上的活动，可以影响到地球，有时候太阳上的活动又影响不了地球，所以我们通常说对地球空间的影响，是来自于行星际的条件，也就是说和地球空间相接触的那一部分太阳风的条件，一旦太阳风引起了行星际的扰动，和地球相接触的行星际的空间发生变化，地球磁场马上就会发生变化，这是一个特性。

另外一个特性，地球空间它会相互联系，也就是说，磁层当中的任何一部分发生变化，整个磁层都会发生变化，也就是它牵一发而动全局，另外磁层内部也不是很安宁，我们刚才讲了有辐射带，在等离子体层里有辐射带，而且辐射带周围还有一些场向变流，还有环电流，在磁层内部还通常发生一些哑爆，也就是小的磁场的爆发，那么这个磁场爆发的频（率）一天可以发生十几次，所以就像一个中等的地震的能量释放出来，磁层内部也不是很安宁，另外磁层还会发生日变化，我们知道地球磁场的耦极子，它磁级的方向和地球的自转轴是不同的，有11度的偏角，所以在地球自转的时候，耦极子实际上也在摆动，它是有日变化的，任何变化（都）会引起能量的传输，另外刚才提到，粒子的变化会对航天器引起危害，所以地球磁场是一个非对称的，而且是一个动态的变化。

下面我给大家讲一讲，我们怎么来探测地球空间，首先介绍一下我们探测一些什么，主要是两类东西，一类是物质流动的同量，那么它包括中性气体，带电粒子的分布，以及它们的流量，这些带电粒子在地球空间当中不是稳定的，不是停留在那儿，通常是在变化的，那么要测量它的流量，测量它能量的能谱，最小可以到几个电子伏特，最大的可以到几千兆，甚至几十亿电子伏特，所以这里面能量的流动我们要探测的第一个目标，而且要探测这些能量流动的空间分布。

第二个需要测量的就是它的电场和磁场，因为电场和磁场是驱动这些物质能量流动的根源，所以要测量它电场和磁场的分布和变化。

第三类就是要探测这两类物理量随时间变化的规律，因为我们刚才讲到它是动态的，那么对一个动态的地球空间我们必须要了解，是哪些机制驱动它的变化，它的变化的时间规律是什么，所以这是我们要做地球空间探测的最主要的几个方向。

要做地球空间探测，我们首先要用到人造卫星，今天我们讲的是探测的方法，所以我们不讲具体的探测技术，也就是人造卫星，大家都知道人造卫星在地球空间进行探测的时候，它要在一个轨道上运行，它要达不到这个轨道的运行速度，它就会掉下来，所以它必须要达到第一宇宙速度，人造卫星在运行的时候可以依据不同的规律，走几种轨道，首先一种就是圆轨道，圆轨道当中又有太阳同步轨道，太阳同步轨道的意思是，不管地球怎么转动，卫星的轨道和太阳的关系始终是固定的，你比如说这张图上所画的太阳同步轨道，是一种晨昏的太阳轨道，也就是说它总是在太阳的早晨和傍晚，这个子午面上来转，所以叫晨昏轨道，自然我们还有子午轨道，如果我们把这个轨道转90度的话，它就正好运行子午轨道上，那么这是太阳同步轨道，这是一个圆轨道。

另外一种圆轨道就是地球同步轨道，地球同步轨道就是说，不管太阳和地球是什么关系，卫星和地球的关系是同步的，那么也就是说我们在地球上任何一点，比如说在北京看到的卫星在这个方向，那么在一天24小时之内，这个卫星的位置是不会变动，它跟着地球一起旋转，所以这是另外一种圆轨道，这两种轨道特别适合于做应用，比如说通讯，对地观测，但是不是很适合于做空间探测，为什么，下面我们会看到。

第三种轨道就是椭圆轨道，椭圆轨道有这样一种特性，它在离地球近的时候，速度非常高，在离地球远的时候速度非常低，这样就会出现一种现象，就是说它在远地点附近运行得非常慢，那么它会长时间的停留在远地点附近，这样一种轨道恰好特别适合于我们用来做空间探测，为什么，因为我们要想探测哪个区域，我们就把远地点设计在哪一点，这样卫星就可以（有）大量的时间在远地点附近运行，达到我们探测的目标。

相比之下，圆轨道它在整个轨道上的运行速度是一致的，所以它就不太适合于我们做空间区域的探测，另外需要考虑卫星的轨道，就是我们要考虑它和太阳的关系，假设我们用一种椭圆的轨道对地球进行观测的话，它和太阳的关系就不是同步的，换句话说，我们在冬天的时候，比如说是这样一种轨道关系，那么我们卫星的远地点是停留在背阳面，如果到了春天的话，远地点是停留在晨昏两侧，而不是在向阳或背阳面，到了夏天的时候，远地点要停留在向阳面，到了秋天的时候，远地点停在晨昏的另一侧，所以说我们在设计轨道的时候同时还要考虑到远地点停留的位置和季节的影响。

我们利用卫星，另外设计了轨道，就要对空间进行探测，我们最感兴趣的区域在哪儿，从这张图上可以看到，因为地球空间非常复杂，我们最感兴趣的区域实际上是在集其区，也就是这里我们看到的上面这个区域，另外还有磁层顶，再一个是磁尾，这几个区域是我们最感兴趣的区域，也就是地球空间变化，产生变化根源的区域，为了探测这些区域，我们希望把探测卫星的轨道，远地点设计在这些区域上。

另外一个在地球空间当中需要探测的，刚才我已经讲了，要探测它的时序关系，也就是说，一旦发生了什么变化，我们希望在不同的空间位置上，探测到它这个事件变化的时间关系，这里可以看到，在2000年7月份发生了一次大的太阳事件，这个太阳事件恰好影响了地球，可以看到，在7月14号的上午10点，我们在地球的同步轨道上，一个卫星测到了高能粒子的能量迅速的上升，但是到了15号地磁场还没有发生明显的变化，那么到了15号的晚上，16号的凌晨，地磁场才发生了剧烈地变化，也就是说地磁暴和太阳的关系中间差了一天的时间，另外后面还有一个恢复期，这时候电离层才发生变化，也就说地球空间的变化它有一个时序的关系，这个时序关系搞清楚了，特别有利于我们了解，到底是哪些区域，助发了这个空间的变化，所以探测地球空间变化的时序关系也是我们探测最主要的目标之一。

那么这里可以看到，在不同的纬度上，在地磁场的测量上也可以看到它的时序是有一些区别的，那么前面我们介绍了什么叫地球空间，地球空间怎么来探测，那么下面我想给大家具体地介绍一两个探测计划，那么实际上主要要介绍欧空局的星簇探测计划，那么在英语里面叫Cluster，它是第二个Cluster计划，那么另外介绍一下中国地球空间的双星探测计划，最后再介绍一下我们中国的一个地面的观测计划。

那么星簇计划是欧空局在（20世纪）80年代，设立的四颗卫星的探测计划，刚才已经讲了我们要探测粒子和场的空间分布最好的办法就是在不同的点来探测，也就是说，我们有四颗卫星来探测，就比一颗卫星来探测要好得多，所以在1986年的时候，欧空局推出了一个四颗卫星编队飞行的探测计划，那么这就是Cluster计划，Cluster有四颗完全一样的卫星，它在一个四边形的轨道上飞行，这个四边形的中心沿着一个大椭圆的轨道，围着地球运动，可以看到，从这张图上可以看到，它在不同的空间位置，还要调整四颗星的间距，在有些位置，比较精细的位置它调整的间距就变得非常小，在比较远的时候，空间结构尺度比较大的时候，几颗星的位置就要拉开，所以这个计划是非常有意思的计划，特别适合于做三维精细结构的磁场的探测，这四颗卫星是2000年的7月和8月分两次发射入轨，目前运行的情况良好。最近大量的数据下来，已经显示有很多新的科学发现。

那么第二个，我想介绍一下中国的双星计划，刚才讲了Cluster计划，Cluster计划非常好，它可以做三维空间结构的精细尺度的探测，但是也可以看到它四颗卫星编队飞行，它飞过的空间区域仍然是比较小的空间区域，四颗卫星即使拉开也只能拉开几千公里，对这么大的尺度的一个磁层空间，我们希望了解它的整体结构，那么只用Cluster计划很难把整个的磁层空间了解透彻，所以中国的科学家提出要再发两颗小卫星，这两颗小卫星主要的目标是研究磁层的整体结构，这里大家可以看到，这两颗小卫星都是大椭圆轨道，有一颗集其星，它主要要探测集其区，它的远地点就在集其区附近，这是它的远地点，另外一颗星是在赤道面上运行，它的远地点在冬季的时候，它探测的是磁尾，在夏季的时候，它探测的是磁层顶，所以它把重要的，需要探测的空间区域都覆盖进来了，那么这两颗卫星再配和上Cluster计划，就会形成一个非常好的空间探测的整体计划，这个整体计划包括了六颗卫星，有四颗是欧洲的卫星，有两颗是中国的卫星，因为是一个整体计划，我们对这个计划，也要把这个轨道进行优化，那么这是一个Cluster计划和双星计划轨道同时优化的一个结果，可以看到它在整个寿命期间覆盖了所有我们关心的空间区域。

最后我想给大家介绍一下，中国东半球空间环境监测子午链计划，刚才讲的两个计划都是空间的探测计划，我们要测量地球空间，我们不但要测量地球空间的位置，还要测量它的场，在地面上可以很好地测量地球磁场，最好的办法我们当然是把测量的仪器，也就是地磁的测量仪器，沿着子午链的方法来布局，同时我们还要布局其他的一些（测量仪器），包括对大气的观测，对电离层的观测，那么现在，这个计划，已经正在推动的过程当中，我们可以看到在中国最北面的漠河，以及海南岛我们都计划布局测量站，那么另外，通过国际合作，我们可以跟俄罗斯合作，再往北延伸，也可以和菲律宾，印度尼西亚，以及澳大利亚合作，再往南延伸，直到我们南极的中山站，形成一个完整的子午链的观测计划，这个子午链是在东京120度，如果我们想象在东京120度的另一侧，就是西经60度，也布局同样的地面观测设备，会在地球上形成观测的一个子午圈，这个子午圈非常有意义，子午圈的设立可以更加完善空间环境探测，特别是配合了空间探测计划以后，可以解决很多现在还未知的科学问题。

我现在再给大家介绍一下探测地球空间需要的设备以及它们发展的一些趋势，刚才讲到我们探测地球空间实际上是从本世纪初，电离层的发现，也就是用无线电波探测电离层开始，人类开始探测地球空间，但实际上，还有一些更古老的仪器，也就是从一八六几年的时候，甚至更早一点，人类开始研究磁场的时候，就开始研究地磁场，这里我给大家放的几张图可以看到，这个左面的两张图是地磁场的探测，那么有很（古）老的地磁的记录，以及很新的，通过计算机演示出来的很现代化的窗口，显示地磁记录，地磁记录到现在仍然在发展，另外一个，就是无线电来探测电离层，中间这两张图是最（古）老一个，就是我们从本世纪初开始，马可尼用来做电离层探测的非常庞大的一个探测天线，但那时候用的频率非常低，下面一张图，是很新的一个电离层的探测雷达，这个探测雷达天线非常大，它用的频率相对来说比较高，已经用到了微波波段，另外，我们用的空间的手段，刚才讲的两个都是地面的手段，另外就是空间的手段，空间手段就要用卫星，那么右边这两张图可以看到，第一个就是我们国家的“实践5号”卫星，下面一个是国际空间站。

这个探测技术发展也非常非常快，它除了采用了很多新的物理思想以外，在技术上它现在已经采用了很高的计算机的技术，那么大规模的集成电路，以及微波，红外（线），紫外线等等探测技术，另外，就是非常先进的探测技术，左边这张图大家可以看到，这是我们现在技术人员怎么来设计大规模的集成电路，可以看到集成电路里面的元器件是非常非常多的，一个元器件要集成在很小的一个芯片上，右边，是一个很大的射电望远镜，上面是是一个很大的地面的射电望远镜，下面是一个空间探测的卫星计划，刚才实际上已经讲到，地球空间是由太阳磁场和地磁场相互作用形成的，实际上，地球是浸泡在相当多的等离子体，像一个水泡一样的等离子体空间当中，它和太阳相互作用，就形成地球磁层，从这个图上可以看到，地球的磁层，在向阳面有一个磁层顶，在背阳面有很长的一个磁尾，那么地球的磁层它受到太阳活动的变化，这里可以看到太阳在发出一个日冕物质抛射的时候，它会影响到磁层，可以看到太阳正在抛射出一团物质，当这团物质到达地球磁层的时候，它会引起地球磁层的变化，它可以把磁层顶，向地球方向压缩，另外，使得地球的高能粒子的流量增加，刚才我们已经讲到，用一颗卫星很难探测到地球磁层的全部，因为地球磁层它总是在变化，要探测一个正在变化的结构，必须要用很多颗卫星，这是一个国际上空间的联合探测计划，它用了很多的卫星，包括太阳和地球之间，有一个光学的对太阳的观测卫星，叫搜获，以及能够运行于太阳地球磁层和行星际当中的一个卫星叫温地，还有很多其他的国际卫星计划，当中也包括我们中国即将的发射的两颗卫星，也就是中国的双星计划，这里可以看到双星计划以及欧洲的一个星簇计划轨道的关系，这里大家可以看到，我们国家提出来的东半球120度一个地球的地面观测的子午链计划，这里包括漠河的台站，北京的台站，武汉的台站，上海的台站，海南的台站，以及我们国家在南极还有一个中山的台站，这是我们国家的双星计划，赤道卫星和极轨卫星与欧空局Cluster的轨道关系，那么这是一个原子外的成像仪器，在这个卫星上也可以通过这个仪器，对地球的极光带进行观测，那么通过极光的变化，可以判断地球的磁场变化，同样我们也可以用无线电的手段，在卫星上对地球进行成像，在卫星围绕着地球运行的过程当中，向地球的磁层发射电波，通过回波的强弱变化，可以反映出地球的磁层顶，等离子体的密度。

像这样的手段都属于遥感的探测手段，此外我们还有，通过地面上也可以通过遥感的探测手段对空间环境进行观测，这里面显示的，是两个大型的地面观测设备，刚才一开始我们也提到，一个是射电的望远镜，主要用来观测太阳，另外一个是无线电的雷达，它主要用来观测电离层，这几张图，就是用刚才显示的射电望远镜观测太阳的图，这和我们肉眼看到的太阳不一样，它用的频率是C波段的微波，也就是说它的中心频率是5.7赫兹，用这个频率看太阳，看到的太阳要相对平静，但是一旦在太阳发生爆发的时候，可以很清楚的看到太阳上面的活动，我们也讲到在观测地球空间的时候，我们使用两种方法，一种就是对磁场和电磁场进行观测，另外一个就是对能量粒子进行观测，用电磁波对地球的磁场和电场进行观测的时候，我们使用的频率最低可以到8个赫兹到10个赫兹，最高我们可以到X射线，或者更高，几乎覆盖了所有无线电波的活动，对能量粒子进行观测的时候，我们最低可以观测到一个亿微的电子，一个亿微能量的粒子，也可以观测到100个ME，甚至更高的能量的粒子，那么这个是我们观测当中使用的仪器，那么左边一个是欧空局星簇计划使用的一个仪器，它叫电子与电流探测器，这个仪器我们同样将要在中国的双星计划当中使用，因为中国的双星计划是和欧空局共同合作的一个空间探测计划，欧空局为中国的双星计划提供了八台探测仪器。

那么右下角这几个图是中国研制的各种空间环境探测仪器，现在已经应用于不同的卫星上，包括中国发射的“实践5号”，这张图大家可以看到，在地面观测的时候，我们可以观测到在不同的纬度下，可以观测到不同磁场的变化，那么也就是说，磁场在变化的过程当中，沿着不同的纬度，会有不同的效应，这个是在空间观测的时候，我们发现了不同的空间位置会有不同的响应，在一个太阳事件爆发的时候，在不同的空间区域会产生不同的变化，这个是2000年7月14号发生的太阳风爆发的时候，对地球空间的影响，我想，要想观测地球空间，首先我们要对地球空间进行了解，要了解它的整个的结构，哪些是我们最需要观测的空间区域，另外我们就要对地球空间要采用两种探测技术，一种就是要在空间进行布局，那么把卫星放到需要探测的空间区域去，另外，就是要在地面进行相应的观测，通过空间和地面的联合的观测，能够反映我们地球空间的特性，另外我们还要使用最先进的探测技术，包括计算机技术，以及先进的遥感技术，对地球空间进行探测，只有这样才能更完整地了解地球空间。

那么好我想，今天简要地跟大家介绍了一下地球空间是什么，地球空间的探测方法以及几个比较重要的地球空间探测计划，我想人类对地球的认识过程总是渐进的，人类对地球空间真正的认识，只是从1957年发射第一颗人造卫星才刚刚开始，在此后的45年中，地球大气层外的世界，诸如等离子体，内外辐射带，磁层，环电流，等逐渐被一一发现，但是未知的东西仍然很多，因此，空间探测成为地球空间和航天技术紧密结合的现代科学技术领域，实际上我们在探测地球空间的同时，还在探测行星际空间和正在准备向太阳系以外的一个空间发射卫星，探测技术，也从就地的探测向遥感成像探测在发展，相信随着时间的推移，人类终将彻底认识自身生存的世界，和外部的世界，并征服它，从而向更为广阔的未知的空间领域扩展，谢谢大家。您刚才讲的，许多时候提到地球拥有磁场，地球磁场它的成因，现在科学界是怎么解释呢，另外是大多数行星都会有磁场，还是说地球有什么特殊情况，它才形成这么一个磁场，不知道您能不能在科学上给大家介绍一下，我试图回答你的问题，地球的磁场，它是由地球内部的结构来决定的，地球我们知道地球有一个地核，还有一个地幔，外面还有个地壳，那么地球的内核和地幔是决定地球磁场的最主要的东西，特别是地核，地核里面有很热的岩浆，这个岩浆还在流动，岩浆（里）高温的具有铁磁物质的岩浆在流动，就会引起地球内部的电流，我们学过基本的物理概念，就是流动的电能会产生磁场，那么正好流动电流它的方向一致时候，就会产生一个耦极场，地球磁场应该说从本质上说，就是因为地球内部的结构（变化）产生的，但是地球的内部结构，和其他行星内部结构并不是完全一样，所以在太阳系的九大行星当中，并不是所有的行星都具有很强的磁场，这一点也通过行星际的空间探测，也证实了，比如说我们的近邻，火星的磁场就非常弱，另外，离太阳最近的水星，磁场还是比较强的，另外一个磁场比较强的，就是木星，所以除了水星地球和木星以外，其他行星的磁场都比较弱，所以这是由于行星它在形成的初期，（由）内部结构决定的。

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