海上浮动核电站.docx

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海上浮动核电站

太阳和光谱、能量与地球

太阳光谱利用太阳光谱，可以探测太阳大气的化学成分、温度、压力、运动、结构模型以及形形色色活动现象的产生机制与演变规律，可以认证辐射谱线和确认各种元素的丰度。

利用太阳光谱在磁场中的塞曼效应，可以研究太阳的磁场。

太阳光谱的总体变化很小，但有的谱线具有较大的变化。

在太阳发生爆发时，太阳极紫外和软X射线都会出现很大的变化。

利用这些波段的光谱变化特征可以研究太阳的多种活动现象。

因此，提高对太阳光谱的空间分辨率和拓展观测波段，可以大大增强对太阳和太阳活动的认识。

现在已探测到了完整的，称之为第二太阳光谱的偏振辐射谱。

利用第二太阳光谱，又可以进一步开展多项太阳物理研究，也可能成为探测太阳微弱磁场和湍流磁场的有效方法。

太阳平日所放出来的光谱主要来自太阳表面绝对温度约六千度的黑体辐射（BlackBodyRadiation）光谱可见光的波长范围在770～390纳米之间，

看不见的波段从770~11590纳米。

波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。

770～622nm，感觉为红色；

622～597nm，橙色；

597～577nm，黄色；

577～492nm，绿色；

492～455nm，蓝靛色；

455～390nm，紫色。

能量：

太阳聚核反应释放出巨大能量，其总辐射功率为3.8*10^26W，其中被地球接收的部分约为1.7*10^17W。

太阳的辐射能量用太阳常数表示，太阳常数是在平均日地距离上、在地球大气层外测得的太阳辐射照度值。

从1900年有测试数据以来，其测量值几乎一直为1350W/㎡。

对大气的吸收和散射进行修正后的地球表面值约为这个值的2/3。

通常假定太阳的辐射温度为5900K，则其辐射温度随波长的增加而降低。

根据黑体辐射理论，当物体温度升高时，发出的辐射能量增加，峰值波长向短波方向移动。

太阳辐射的波长范围覆盖了从X射线到无线电波的整个电磁波普。

在大气层外，太阳和5900K黑体的光谱分布曲线相近。

受大气中各种气体成分吸收的影响，太阳光在穿过大气层到达地球表面时某些光谱区域的辐射能量受到较大的衰减而在光谱分布曲线上产生一些凹陷。

太阳的紫外辐射是人类接受的紫外辐射的主体，但是由于紫外线在大气传播中的衰减过程，真正照射到地球表面的紫外辐射量只占总辐射量比例的4%。

因此在实际应用中，人造紫外光源就显得尤为重要。

人造紫外辐射源解决了自然光源（太阳）在时间、空间上的不足。

环境紫外线辐射的测量

尽管臭氧是大气层中极其微量的组分，但它却是大气层中唯一可以吸收波长短于300nm太阳辐射的物质，其吸收系数随波长的减少而增加。

臭氧层吸收了来自太阳辐射中的大部分的紫外线B，因为臭氧层的破坏主要引起这一波段的太阳辐射增强，特别是290~315nm波长范围内

紫外线辐射（2张）

 的UVB辐射，在这25nm的波长范围里，由于臭氧的吸收，其辐射强度以4次幂的速率随波长递减。

因此臭氧减少导致的紫外辐射增强也是高度波长依赖的。

常用的测量紫外线辐射的有宽带光谱计和光谱辐射计。

最常用的宽带仪器是Robertson-Berger（RB）紫外辐射计，其温度系数约0.01/K。

RB辐射计的谱响应稳定性在十年以上，当然不同仪器间有些差异，所以在对RB辐射计网的标定重新核实之前，对使用RB辐射计数据得到的变化趋势必须小心地仔细检查。

正因为如此，现有的地表UV辐射资料来源有两个，仪式地基臭氧探测网和卫星臭氧探测系统，由臭氧趋势加上大气的散射和吸收等因素后构造出辐射传输模式，以此来计算紫外辐射状况，虽然模式计算的福照度可能会有误差，不过在无云和低气溶胶条件下臭氧减少与UV辐射增加之间的理论关系已被大量的研究工作所确定。

再一个就是RB辐射计网和单站多滤光片仪器的直接测量。

根据UV辐射的测量来确定地表UV辐射的变化尤其是长期变化的趋势仍然是困难的，因为它要求有高精度和高稳定度的数据。

最近的重要进展是通过优化仪器性能，相互对比和对数据进行再分析来评估数据的质量。

不同光谱辐射计之间的几次对比实验显示了各种仪器间存在着重要差异主要表现在太阳光谱急剧变化的短波区。

因此，动态范围、杂散光抑制和波长标定向问题是非常严重的。

在大于310nm的波长区范围，一致性也不会优于+5%，而在更短的波长区，一致性则更差。

这在某种程度上是由于标定的不确定性造成的，这个不确定性来自太阳光谱的谱型随太阳天顶角、柱臭氧量和其它大气条件的不同而改变。

影响方面

对水生生物的影响

水生生物系统为人类提供了大量的食物，全球人类所有消耗的动物蛋白质中，约有30%以上来自海洋，在很多国家，特别是发展中国家，这个比例还会大大增加。

因此，了解太阳UVB辐射增强对水生生态产品的产量有怎样的影响是十分重要的。

另外，海洋还在全球变暖的过程中起着决定作用，海洋中浮游生物是大气中二氧化碳的主要汇，对大气中二氧化碳浓度变化趋势起着决定性的作用。

Hader等研究了太阳UVB对衣藻属的一种植物和变形藻属的一种植物运动的效应是，发现UVB能使它们游动现象减弱，辨向本能消弱，从而妨碍东东的浮游生物对变化中的环境条件和可能危险的情况不断作必要的适应。

Takeuchi等研究表明，太阳UVB辐射增强会降低海洋浮游生物的生产率，给复杂的海洋生态系统和人类带来巨大影响，这种海洋生产率的任何降低，无疑将影响全球食物的供应。

Worrest也指出，UVB辐射增强将影响许多微生物的生长和节律。

Dohler等研究还发现UVB辐射强烈影响固氮过程，从而影响许多重要浮生物数量减少；而某种重要的浮生物数量的减少，将会严重影响到水生生态系统中复杂的食物链及食物的总产量。

据测算，大气中臭氧含量损耗16%会导致浮游生物量减少5%，也就是等于全世界每年的渔产量将减少70万吨。

UVB增强会导致海草丰度的下降及在深水层重新分布。

UVB强度相对于PAR水平提高时，海草群落可能变得矮小和贫乏，群体分布消弱，生物物质减少，因此，UVB增强有改变海草群体结构和分布的潜力。

UVB辐射的增加会引起海洋浮游生物、虾、蟹幼体及贝类大量死亡，甚至造成某种生物的灭绝。

UVB辐射对鱼、虾、蟹类，两栖类及其它动物的早期发育阶段有损害作用，最严重的是降低它们的繁殖能力和损害幼体的成长发育。

在高纬地区的晚春季节，UVB辐射的增强可能会影响到一些物种，因为UVB辐射的增强恰好发生在它们生长发育的关键阶段，即使UVB辐射少量的增加或短期的波动也会严重地影响较敏感的物种。

对植物矿质营养的影响

Murali等报道，UVB影响大豆吸收磷的速率与使用磷的数量有关，磷较多时，UVB不影响磷吸收，反之，则有影响。

Ambler等发现，未经UVB补充照射的棉花中，Zn从子叶运转到幼叶的速度是经UVB照射处理的2倍，这显示UV可抑制Zn在植物体内的运转，机理尚不明了。

Dai发现，用UVB处理的水稻，叶子的电导率减小，这种抑制作用将影响水稻根系的吸收能力、植株的营养和水稻的生物产量。

Doughty和Mope发现轮藻用紫外线照射后，其细胞膜发生极化；膜阻力也随之下降。

由于膜结构的损伤，细胞内Cl-、K+、和Na+、因而大量外渗，而离子的主动吸收却不断下降。

wright等用培养的烟草细胞吸收86、Rb+、和14C-、甘露醇后再进行UVB照射，结果在外渗中有大量的86、Rb+、，但无14、C-、甘露醇，因而认为UVB可能破坏了质膜上的某些特定的离子通道，但对细胞的整个结构影响不大。

这种看法已为尔后的实验所证实。

zill和tolbert发现小麦经UVB处理后，根部细胞K-ATP酶活力受到抑制。

总的来说，UVB对矿离子的吸收和运转研究尚少。

太阳磁场

太阳普遍磁场指日面宁静区的微弱磁场，强度约1×10-4～3×10-4特斯拉，它在太阳南北两极区极性相反，近年的观测发现，通过光球的大多数磁通量管被集中在太阳表面称作磁元的区域，其半径为100～300千米，场强为0.1～0.2特斯拉，

太阳磁场主要在太阳大气层：

光球、色球和日冕低层中，而在太阳内部或日冕外则很弱。

太阳的基本磁场强度约为1高斯，局部磁场很强，如有的黑子磁场可达3000高斯。

磁场是太阳活动的重要因素它与黑子、谱斑、日珥和耀斑等都有密切关系，

太阳磁场是分布于太阳和行星际空间的磁场，分大尺度结构和小尺度结构。

前者主要指太阳普遍磁场和整体磁场，它们是单极性的后者则主要集中在太阳活动区附近，且绝大多数是双极磁场。

太阳普遍磁场指日面宁静区的微弱磁场，

太阳的绝大部分物质是高温等离子体，太阳的物态、运动和演变都与磁场密切相关。

太阳黑子、耀斑、日珥等活动现象，更是直接受磁场支配。

因此，太阳磁场的研究具有重要意义。

定义

分布于太阳和行星际空间的磁场。

分大尺度结构和小尺度结构。

前者主要指太阳普遍磁场和整体磁场，它们是单极性的，后者则主要集中在太阳活动区附近，且绝大多数是双极磁场。

太阳磁场近乎垂直地从太阳黑子上方延伸开

在太阳风作用下，太阳磁场还弥漫整个行星际空间，形成行星际磁场。

它的极性与太阳整体磁场一致，随着离开太阳的距离增加而减弱。

各种太阳活动现象都与磁场密切相关：

耀斑产生前后，附近活动区磁场有剧烈变化（如磁场湮灭）；黑子的磁场最强，小黑子约0.1特斯拉，大黑子可达0.3～0.4特斯拉甚至更高。

谱斑的磁场约0.02特斯拉。

日珥的形成和演化也受磁场的支配。

太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。

在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。

太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的高速带电粒子流。

这种物质虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。

2012年3月，5年来最强的一次太阳风暴在7日上午喷发，无线通讯受到影响。

太阳风（solarwind）的密度与地球上风密度相比是非常稀薄而微不足道的。

一般情况下，在地球附近的行星际空间中，每立方厘米有几个到几十个粒子，而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。

然而太阳风虽十分稀薄，但它刮起来的猛烈劲，却远远胜过地球上的风。

在地球上，12级台风的风速是每秒32.5米以上，而太阳风的风速，在地球附近却经常保持在每秒350～450千米[1]  ，是地球风速的上万倍，最猛烈时可达每秒800千米以上。

在太阳系中，太阳风的组成和太阳的日冕组成完太阳风暴全相同。

73%的是氢，25%的是氦，还有其他一些痕量杂质。

但2004年的Genesis的取样分析还没有结果。

它在返回地球是因为紧急降落，被损坏了。

这是因为它再次进入地球大气层时，没有打开降落伞。

在地球附近，太阳风速为200-889km/s。

平均值为450km/s.大约800kg/s的物质被以太阳风的形式从太阳逃逸。

这同太阳光线的等价质量相比是很小的。

如果把太阳光线的能量换算成质量，大约每秒钟太阳损失4.5Tg（4.5×10^9kg）的质量。

因为太阳风是（zh-hant:

电浆；zh-hans:

等离子体），所以太阳磁场被它承载。

一直到大约160Gm（100,000,000英里）的地方，由于太阳的转动，太阳磁场被太阳风拉扯成螺线形状。

超过此距离，太阳对太阳风的影响减弱。

通常太阳风的能量爆发来自于太阳耀斑或其他被称为“太阳风暴”的气候现象。

这些太阳活动可以被太空探测器和卫星测到。

主要标志是强烈的辐射。

被地球磁场俘获的太阳风粒子储存在VanAllen辐射带中，当这些粒子在磁极附近与地球大气层作用引起极光现象。

具有和地球类似的磁场的其他行星也有极光现象。

在星际媒质（主要是稀薄的氢和氦）中，太阳风就像是吹出了一个“大泡泡”。

在太阳风不能继续推动星际媒质的地方称之为日球层顶（heliopause）。

这也通常被认为是太阳系的外边界。

这个边界距离太阳到底多远还没有精确的结果，可能根据太阳风的强弱和当地星际媒质的密度而变化。

一般认为它远远超过了冥王星的轨道。

耀斑发生规律

历史记录

1859年9月，在卡林顿第一次观测到太阳耀斑爆发后的17.5小时之后，地磁台站记录到强烈地磁扰动。

第二天，世界许多地方（包括我国河北等地）观察到了美丽的极光。

1942年2月27、28日，英国一雷达站接收到很强的噪音干扰，在这时间正好发生了大耀斑，一天后出现了大磁暴。

1956年9月23日，一些亚洲天文台观测到一个大耀斑，除伴有上述地球空间环境扰动外，还使地面宇宙线强度大大增强，而且耀斑产生后一小时，在地球背日面半球的极区附近发生了电离层异常吸收现象。

更多的耀斑爆发事件的观测，让人们逐步认识到耀斑能够产生显著的地球环境扰动，影响到人类的生活。

对空间飞行的影响

增强的紫外和X射线辐射使电离层中的电子浓度急剧增大，引发电离层突然骚扰，可导致短波无线电信号衰落，甚至中断。

增强的紫外辐射被地球大气层直接吸收后，加热大气，大气的温度和密度升高，从而使人造卫星等空间飞行器的轨道发生改变；紫外辐射的增强还使得原子氧的密度突然增加，从而加快了原子氧对航天器表面的剥蚀作用。

对通信的影响

短波通信主要是靠F层的反射进行的。

但是，在发生电离层突然骚扰时，由于D层附近的电子密度突然增大，穿过D层射向E层、F层并反射回地面的无线电波受到强烈的吸收，引起电波的衰减。

D层电子密度越大，吸收越强。

如果D层的电子密度非常大，以致短波通信的最高可用频率也遭到严重吸收，这时通信将发生中断。

对广播信号的影响

在实际生活中，在我们收听广播时，信号会突然变得杂乱，无法收听，有时我们调调频率，信号会清楚些，但有时却仍然无法听清楚，这种状况一般过不了多久就会自己恢复。

这可能就是遥远的太阳爆发耀斑对广播信号的影响。

对导航的影响

甚低频导航或通信信号主要是在地面与电离层底部之间的一个波导之间传播，电波在地球和电离层之间来回反射传播，可以实现远距离的传播。

当电离层发生突然骚扰时，由于D层的反射高度下降，电离层底部发生变化，导致低频或甚低频信号在给定的发射机和接收机之间的传播相位时延发生变化，严重时能产生几十公里的导航误差。

耀斑预报

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耀斑预报是按照C级及以下、M级、X级三个等级，对1~3天内耀

耀斑预报依据的资料与分析

斑的发生概率及强度进行的短期预报。

目前太阳耀斑的物理预报模型还没有建立起来，大都依赖于以黑子为中心的活动区的监测和历史相关资料的统计。

[2] 

警报级别

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对于耀斑的警报级别划定，通常以地球同步轨道卫星观测到的太阳X射线流量来表征，这里射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的0.1纳米~0.8纳米太阳X射线的辐射能量，单位是瓦/米2。

不同量级的太阳X射线流量表示不同级别的X射线耀斑，射线流量大于10-3瓦/米2为强耀斑，发红色警报；射线流量大于10-4瓦/米2为中等耀斑，发橙色警报；射线流量大于10-5瓦/米2为弱耀斑，发黄色警报。

太阳X射线耀斑引起地球向阳面电离层电子密度增加，影响短波无线电通信和低频导航系统。

耀斑的级别越高，对短波通信和低频导航系统的影响愈严重。