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第1章 绪论1

1.1 空间天气业务的范畴1

1.2 空间天气业务的需求分析2

1.2.1 经济社会的需求2

1.2.2 国家安全的需求2

1.2.3 空间天气学及相关学科发展的需求3

1.3 空间天气业务发展的紧迫性3

1.3.1 空间天气灾害对人类的影响日益严重3

1.3.2 国家对空间天气业务的需求日益迫切4

1.3.3 业务能力和水平亟待提高4

1.4 国内外空间天气业务发展状况4

1.4.1 国外空间天气业务发展状况4

1.4.2 国内相关单位的发展状态6

1.4.3 国家空间天气监测预警中心的发展状况7

1.4.4 业务和科学计划的衔接7

1.4.5 空间天气业务发展存在的问题7

1.5 空间天气业务的发展趋势8

1.5.1 空间天气监测发展趋势8

1.5.2 空间天气预报发展趋势8

1.5.3 空间天气服务发展趋势8

1.5.4 空间天气业务研究发展趋势8

1.6 空间天气业务建设的原则和目标9

1.6.1 基本原则9

1.6.2 发展目标9

1.7 我国空间天气业务布局及流程10

1.7.1 空间天气业务布局10

1.7.2 空间天气业务构架12

1.7.3 国家级业务流程12

第2章　空间天气因果链14

2.1 太阳14

2.1.1 太阳的基本结构15

2.1.2 太阳活动与爆发16

2.1.3 太阳活动周21

2.2 太阳风22

2.2.1 太阳风的起源22

2.2.2 太阳风的结构和成分23

2.2.3 宇宙线30

2.3 地磁场32

2.3.1 地磁场的基本形态与演化32

2.3.2 地磁场扰动36

2.4 磁层39

2.4.1 磁层的基本形态39

2.4.2 磁暴41

2.4.3 亚暴41

2.4.4 辐射带的形成和基本特征42

2.5 电离层43

2.5.1 电离层的形成44

2.5.2 电离层的基本形态45

2.5.3 电离层的变化性46

2.5.4 电离层扰动48

2.5.5 磁层-电离层耦合和极光53

2.5.6 电离层与热层的耦合55

2.6 中高层大气56

2.6.1 中层大气56

2.6.2 热层56

2.6.3 中高层结构参数57

2.6.4 热层大气的暴时响应59

2.6.5 中层大气闪电61

第3章 空间天气效应与服务63

3.1 概述63

3.2 航天器空间天气效应65

3.2.1 卫星空间天气效应概述66

3.2.2 空间辐射效应67

3.2.3 高层大气效应67

3.2.4　表面材料的化学损伤效应68

3.2.5 地球磁场对姿态的影响68

3.3　辐射效应机理69

3.3.1 单粒子事件69

3.3.2 总剂量效应70

3.3.3 太阳电池辐射损伤70

3.4 充放电效应71

3.4.1 深层充放电效应71

3.4.2 表面充电效应71

3.4.3 空间等离子体致高电压太阳阵（HVSA）的电流泄漏效应72

3.5　地磁场效应72

3.6 空间碎片73

3.6.1 空间碎片的来源及其影响73

3.6.2 避免空间碎片危害的措施73

3.6.3 碎片对地面系统的威胁74

3.7 原子氧剥蚀效应75

3.7.1 原子氧的形成和分布75

3.7.2 原子氧的剥蚀作用76

3.7.3 撞击掏蚀效应77

3.8 航天员生物学效应77

3.9 航空机组人员辐射效应79

3.10 地面系统效应（管线GIC效应）80

3.11 电离层效应82

第4章　空间天气监测83

4.1 空间天气监测的主要对象83

4.1.1 太阳83

4.1.2 行星际和磁层85

4.1.3 电离层与中高层大气86

4.2 天基监测87

4.2.1 成像探测87

4.2.2 粒子探测97

4.2.3 主要业务探测卫星101

4.3 地基监测102

4.3.1 太阳监测102

4.3.2 地磁场监测105

4.3.3 宇宙线监测106

4.3.4 中高层大气监测106

4.3.5 电离层监测112

4.3.6 组网监测118

4.4 天地一体化监测120

4.4.1 地基观测120

4.4.2 天基观测120

第5章　空间天气预报122

5.1 预报要素与时效122

5.1.1 太阳活动预报122

5.1.2 行星际天气预报122

5.1.3 磁层天气预报123

5.1.4 电离层天气预报123

5.1.5 中高层大气天气预报123

5.2 预报方法和预报检验123

5.2.1 统计预报123

5.2.2 数值预报124

5.2.3 预报检验124

5.3　预报内容127

5.3.1 太阳活动预报127

5.3.2 行星际天气预报129

5.3.3 磁层天气预报135

5.3.4 电离层天气预报138

5.3.5 中高层大气预报140

5.4 美国的空间天气业务预报142

5.4.1 空间天气机构和预报能力142

5.4.2 目前美国主要的业务预报模式142

第6章　空间天气灾害146

6.1 灾害性空间天气146

6.1.1 基本概念147

6.1.2 主要类型147

6.1.3 影响领域147

6.2 空间天气灾害150

6.2.1 基本概念150

6.2.2 主要类型150

6.3 空间天气灾害事例分析150

6.3.1 航天安全150

6.3.2 航空安全152

6.3.3 通信、导航、定位故障152

6.3.4 长距离管网系统故障153

6.4 空间天气灾害防御155

参考文献156

附录1　国内空间天气地基监测仪器情况简表162

附录2　名词缩略语164