“固体地球物理学、测绘学、空间科学”简介、含义、起源、历史与发展

1、.：.； HYPERLINK javascript:gotothis() 固体地球物理学solid earth geophysics用物理学的方法和观念研讨固体 HYPERLINK javascript:hotword(地球,31006) 地球的运动、形状、组成、作用力和各种物理过程的一门学科。所谓固体地球是相对于大气和海洋而言的。其实地球本体之内，也并非全部是固体，例如地球核的外层就处于液态，但它仍属于固体地球物理学的研讨范围。地球物理学这个词，自20世纪初才正式为人采用，但它的内容也包括不少从很久以前就延续下来的科学课题。约到了50年代，由于这门学科的飞跃开展，又进一步分为大气物理学、海洋

2、物理学、宇宙地球物理学和固体地球物理学。它们都是地球物理学的分支，虽各有本人的研讨领域，但因总的研讨对象是地球，有些问题是跨越学科的， HYPERLINK javascript:hotword(日地关系,757) 日地关系就是一例。固体地球物理学开展到现阶段曾经是一门内容广泛的运用学科，包括 HYPERLINK javascript:hotword(地震预测,25499) 地震预测，勘探地下资源，监测地下爆炸，研讨地球内部的动力等等。目前这门学科可分为假设干分支学科。大地丈量学固体地球物理学中最老的学科之一。它是研讨地球的外形和地面上各地点的空间位置和几何关系的一门学科。从大尺度来看，地面不是

3、平的，甚至不是一个简单的规那么曲面，而铅垂线的方向也并不总同真实地面垂直。于是测定远间隔 地点的方位和高程便不是一个简单的问题，而早已构成一个专门的学科。由于铅垂线的方向决议于重力，所以 HYPERLINK javascript:hotword(大地丈量学,20442) 大地丈量学和重力学是分不开的，后者是专门研讨 HYPERLINK javascript:hotword(地球重力场,1659) 地球重力场的分布和成因的一门学科。地球重力场决议于地下物质的分布。重力学除同大地丈量学有亲密关系外，也同地质构造和矿产分布有关。重力分布是阐明地质构造和勘探有用矿床的一种重要数据。地震学固体地球物理学

4、的主要支柱，运用极广。地震学不仅研讨天然 HYPERLINK javascript:hotword(地震,16045) 地震，而且利用由天然地震或人工地震所产生的 HYPERLINK javascript:hotword(地震波,22339) 地震波，来研讨地球内部的构造或其他信息，特别是储油构造。 HYPERLINK javascript:hotword(地震勘探,2477) 地震勘探法主要是利用人工地震的地震波，如今已成为石油勘探最重要的方法之一。除此之外， HYPERLINK javascript:hotword(地震观测,32476) 地震观测还是监视地下核爆炸独一有效的方法。在获得地

5、球内部信息方面，地震学走在地学各学科的最前列，其潜力也是最大的。地磁学也是一门古老的学科。中国在战国时期就知道磁石的吸铁性和指极性；11世纪以前已发现地磁偏角；约在 9世纪至10世纪的时候就已将磁针用于航海。不过对于 HYPERLINK javascript:hotword(地磁场,14) 地磁场的最早解释那么是由英国人吉伯(W.G.il-bert)在1600年提出的。然而只是到了1839年，德国数学家 HYPERLINK javascript:hotword(C.F.高斯,20192) C.F.高斯用球谐分析的方法阐明了地磁场的根本特征，地磁学才真正得到系统的开展。地磁学是阐明地球磁场的形状

6、、成因和运用的一门学科。对于解释地质构造，勘探磁性矿床和石油都有一定的作用。由于地面磁场受空间电流影响极大，地磁学同天电学有时是不可分割的。它们都是固体地球物理学同大气物理学或宇宙地球物理学之间的边缘学科。地磁场有一部分岩石的磁性，后者是岩石被地磁场磁化后所构成的。由于地壳的变动，岩石磁化的方向能够同现代地磁场的方向不一致，因此可以利用这一景象来讨论地壳的运动。50年代兴起的 HYPERLINK javascript:hotword(古地磁学,27753) 古地磁学正是以此为内容的一个学科，它是地磁学的一个分支。地电学研讨地球物质的电性变化和地内电流分布的一门学科。用于找矿， HYPERLIN

7、K javascript:hotword(电法勘探,12855) 电法勘探已是一种内容丰富而又有效的技术；但用于解释地球内部的情况，地电学还不能给出准确的结论，还有待进一步的开展。地热学研讨地球内部热源和温度分布，以及地球开展的热历史的一个学科。近年来，由于地下热能的开发和利用，地热学得到很大的推进， HYPERLINK javascript:hotword(地热地球物理勘探,25025) 地热地球物理勘探已成为物理勘探的方法之一。和地热学亲密相关的还有同位素年代学，这在解释地质景象中有极广泛的运用。此外， HYPERLINK javascript:hotword(固体潮,31671) 固体潮

8、和 HYPERLINK javascript:hotword(地球自在振荡,29129) 地球自在振荡是两个重要的地球物理课题，前者现正开展成为学科，后者常和地震波一同讨论，做为研讨地球内部构造的一个重要方法。上述各学科根本上是根据某种地球物理场来划分的，例如重力场、地磁场、弹性场、温度场、放射性场等等。各学科所用的方法和实际各成体系。不过一个艰苦的地球物理问题，经常不是以某一种地球物理场为特征，而往往涉及多种地球物理场。用这个观念划分，就有： HYPERLINK javascript:hotword(地球内部物理学,19107) 地球内部物理学，它是研讨地球内部的各种物理过程包括构造和物质组

9、成的一门学科。 HYPERLINK javascript:hotword(大地构造物理学,14868) 大地构造物理学，约在30年代，这门学科只讨论岩石和矿物构成的物理条件和过程，但近年来这个词的涵义已扩展到同固体地球物理学几乎同义。 HYPERLINK javascript:hotword(地球动力学,15418) 地球动力学，原来是研讨地球内部的作用力及其导致的变化过程的一门学科，但如今实践上与大地构造物理学很难区别。大地构造物理学、地球动力学与地球内部物理学不同之处，是前者较偏重地质要素，而后者那么偏重物理要素，但实践差别是微乎其微的。运用地球物理学，即 HYPERLINK javasc

10、ript:hotword(勘探地球物理学,18699) 勘探地球物理学，它研讨一切的 HYPERLINK javascript:hotword(地球物理勘探,6844) 地球物理勘探方法。 HYPERLINK javascript:gotothis() 测绘学(卷名：固体地球物理学 测绘学 空间科学)geodesy and cartography研讨测定和推算地面点的几何位置、 HYPERLINK javascript:hotword(地球外形,16988) 地球外形及地球重力场，据此丈量地球外表自然形状和人工设备的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地理分布，编制全球和部分地域各种比例尺

11、的 HYPERLINK javascript:hotword(地图,11081) 地图和 HYPERLINK javascript:hotword(专题地图,9093) 专题地图的实际和技术的学科。它包括丈量和制图两项主要内容。有的国家称它为丈量学，有的称为丈量与制图学。在中国称为测绘学。测绘学的运用范围很广。在城乡建立规划、国土资源的合理利用、农林牧渔业的开展、环境维护以及地籍管理等任务中，必需进展土地丈量和测绘各种类型、各种比例尺的地图，以供规划和管理运用。在地质勘探、矿产开发、水利、交通等国民经济建立中，那么必需进展 HYPERLINK javascript:hotword(控制丈量,2

12、2074) 控制丈量、 HYPERLINK javascript:hotword(矿山丈量,3729) 矿山丈量和 HYPERLINK javascript:hotword(线路丈量,19484) 线路丈量，并测绘大比例尺地图，以供地质普查和各种建筑物设计施工用。在国防建立中，除了为军事行动提供军用地图外，还要为保证火炮射击的迅速定位和导弹等武器发射的准确性，提供准确的地心坐标和准确的地球重力场数据。在研讨地球运动形状方面，测绘学提供大地构造运动和地球动力学的几何信息，结合地球物理的研讨成果，处理地球内部运动机制问题。研讨内容测绘学的主要研讨对象是地球及其外表的各种形状。为此，首先要研讨和测定

13、地球的外形、大小及其重力场，并在此根底上建立一个一致的坐标系统，用以表示地表任一点在地球上的准确几何位置。地球的外形非常近似于一个椭球，在测绘学中即用一个同地球外形极为接近的旋转椭球来代表地球，称为地球椭球。地面上任一点的几何位置即用这点在地球椭球面上的经纬度和点的高程表示。测绘学中研讨测定地球外形及地球重力场，地球椭球参数，以及地面点的几何位置的实际和方法的这一分支学科称为 HYPERLINK javascript:hotword(大地丈量学,6) 大地丈量学。有了大量地面点的平面坐标和高程，就可以此为根底进展地表形状的测绘任务。其中包括地表的各种自然形状，如水系、地貌、土壤和植被的分布;也

14、包括人类社会活动所产生的各种人工形状，如境界限、居民地、交通线和各种建筑物的位置。由于地表形状的测绘任务是分别在面积不大的测区内进展的，在同一测区内可以既不思索地球曲率，也不顾及地球重力场的微小影响。研讨这种实际和技术的分支学科称为 HYPERLINK javascript:hotword(普通丈量学,15958) 普通丈量学。测绘地表形状，特别是测绘大面积的地表，可以采用摄影方法或电磁波成像的方法，以获得地表形状的信息。然后根据摄影丈量的实际和方法，将获得的地表形状信息以模拟的或解析的方式进展处置，使转变为各种比例尺的地形原图或构成地理数据库。这就构成了又一门分支学科 HYPERLINK j

15、avascript:hotword(摄影丈量学,10007) 摄影丈量学。各项经济建立和国防工程建立的规划设计、施工和部分建筑物建成后的运营管理中，都需求一定的测绘资料或利用测绘手段来指点工程的进展，监视建筑物的变形。这些测绘任务往往要根据详细工程的要求，采取专门的丈量方法，有时需求特定的高精细度或运用特种丈量仪器。研讨处理这些问题的实际和技术的分支学科，就是 HYPERLINK javascript:hotword(工程丈量学,11322) 工程丈量学。海洋环境中进展的测绘任务，同陆地丈量有很大的区别。例如：丈量任务主要在船上进展，并且大多采用声学或无线电方法；所以，海面上的定位、海底控制网

16、的建立、海面形状和 HYPERLINK javascript:hotword(海底地形丈量,9674) 海底地形丈量、 HYPERLINK javascript:hotword(海洋重力丈量,2211) 海洋重力丈量以及 HYPERLINK javascript:hotword(海图编制,29229) 海图编制等都不同于陆地的同类任务。此外， HYPERLINK javascript:hotword(海图,15676) 海图同陆地的地图在用途上也不尽一样。由此，在测绘学中又构成一个专门学科，称为 HYPERLINK javascript:hotword(海洋测绘,19259) 海洋测绘。测图过

17、程所得到的成果只是地形原图或海图的原图，还要经过编绘、整饰和制印，或添加某些专门要素，才干构成各种比例尺的地形图或海图以及各种专题地图。为此，必需进展 HYPERLINK javascript:hotword(地图投影,297) 地图投影、 HYPERLINK javascript:hotword(地图编制,30544) 地图编制、 HYPERLINK javascript:hotword(地图整饰,26101) 地图整饰和 HYPERLINK javascript:hotword(地图制印,7140) 地图制印等项任务。研讨这方面的实际和技术的分支学科称为 HYPERLINK javascr

18、ipt:hotword(地图制图学,21743) 地图制图学。开展简史测绘学有着悠久的历史。古代的测绘技术来源于水利和农业。古埃及尼罗河每年洪水泛滥，淹没了土地界限，水退以后需求重新划界，从而开场了丈量任务。公元前2世纪，中国司马迁在中表达了禹授命治理洪水的情况：“左准绳，右规矩，载四时，以开九州、通九道、陂九泽、度九山。阐明在公元前很久，中国人为了治水，曾经会运用简单的丈量工具了。测绘学的研讨对象是地球，人类对地球外形认识的逐渐深化，要求对地球外形和大小进展准确的测定，因此促进了测绘学的开展。地图制图是丈量的必然结果，所以地图的演化及其制造方法的提高是测绘学开展的重要方面。测绘学是一门技术性

19、较强的学科，它的构成和开展在很大程度上依赖于测绘方法和仪器工具的发明和变革。从原始的测绘技术，开展到近代的测绘学，其过程可由以下3个方面来阐明。人类对地球外形的认识过程人类对地球外形的科学认识，是从公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯(Pytha-goras)最早提出地是球形的概念开场的。两世纪后，亚里士多德(Aristotle)作了进一步论证，支持这一学说，称为地圆说。又一世纪后，亚历山大的埃拉托斯特尼 (Era-tosthenes)采用在两地观测日影的方法，初次推算出地球子午圈的周长，以此证明了地圆说。这也是丈量地球大小的“弧度丈量方法的初始方式。世界上有记载的实测弧度丈量，最早是中国唐代开元十

20、二年(724)南宫说在张遂 HYPERLINK javascript:hotword(一行,14327) 一行的指点下在今河南省境内进展的，根据丈量结果推算出了纬度1度的子午弧长。17世纪末，英国牛顿I.Newton和荷兰的惠更斯(C.Huygens)初次从力学的观念讨论地球外形，提出地球是两极略扁的椭球体，称为地扁说。17351741年间，法国科学院派遣丈量队在南美洲的秘鲁和北欧的拉普兰进展弧度丈量，证明牛顿等的地扁说是正确的。1743年法国 HYPERLINK javascript:hotword(A.C.克莱洛,18517) A.C.克莱洛证明了地球椭球的几何扁率同重力扁率之间存在着简单

21、的关系。这一发现，使人们对地球外形的认识又进了一步，从而为根据重力数据研讨地球外形奠定了根底。19世纪初，随着丈量精度的提高，经过对各处弧度丈量结果的研讨，发现丈量所根据的垂线方向同地球椭球面的法线方向之间的差别不能忽略。因此法国的 HYPERLINK javascript:hotword(P.S.拉普拉斯,32518) P.S.拉普拉斯和德国的 HYPERLINK javascript:hotword(C.F.高斯,9990) C.F.高斯相继指出，地球外形不能用旋转椭球来代表。1849年 HYPERLINK javascript:hotword(Sir%20G.G.斯托克斯,129) Si

22、r G.G.斯托克斯提出利用地面重力观测资料确定地球外形的实际。1873年，利斯廷(J.B.Listing)创用“ HYPERLINK javascript:hotword(大地水准面,7821) 大地水准面一词，以该面代表地球外形。自那时起，弧度丈量的义务，不仅是确定地球椭球的大小，而且还包括求出各处垂线方向相对于地球椭球面法线的偏向，用以研讨大地水准面的外形。1945年，苏联的 HYPERLINK javascript:hotword(M.C.莫洛坚斯基,10268) M.C.莫洛坚斯基创建了直接研讨地球自然外表外形的实际，并提出“似大地水准面的概念，从而逃避了长期无法处理的重力归算问题。

23、人类对地球外形的认识和测定，经过了球椭球大地水准面 3个阶段，花去了约二千五、六百年的时间，随着对地球外形和大小的认识和测定的愈益准确，测绘任务中精细计算地面点的平面坐标和高程逐渐有了可靠的科学根据，同时也不断丰富了测绘学的实际。地图制图的演化地图的出现可追溯到上古时代，那时由于人类从事消费和军事等活动，就产生了对地图的需求。考古任务者曾经控掘到公元前25世纪至前3世纪画在或刻在陶片、铜板或其他资料上的地图。这些原始地图只是根据文字记述或见闻绘成的略图，不讲求比例尺和方位，可靠性很差。据文字记载，中国春秋战国时期地图已用于地政、军事和墓葬等方面。例如记述:“凡兵主者必先审知地图。公元前3世纪，

24、埃拉托斯特尼最先在地图上绘制经纬线。1973年，在中国湖南省长沙马王堆汉墓中发现的绘制在帛上的地图，是公元前 168年之前制造的。这些地图虽是根据已有资料和见闻绘制的，但它已留意到比例尺和方位，讲求一定的精度。公元2世纪，古希腊的 HYPERLINK javascript:hotword(C.托勒密,30408) C.托勒密所著一书，提出了地图投影问题。100多年后，中国西晋的 HYPERLINK javascript:hotword(裴秀,17772) 裴秀总结出“ HYPERLINK javascript:hotword(制图六体,29556) 制图六体的制图原那么，从此地图制图有了规范，

25、提高了地图的可靠程度。16世纪，地图制图进入了一个新的开展时期。中国明代的 HYPERLINK javascript:hotword(罗洪先,32178) 罗洪先和德国的 HYPERLINK javascript:hotword(G.墨卡托,15202) G.墨卡托都以编制 HYPERLINK javascript:hotword(地图集,24775) 地图集的方式，分别总结了16世纪之前中国和西方在地图制图方面的成就。从16世纪起，随着丈量技术的开展，尤其是 HYPERLINK javascript:hotword(三角丈量,14890) 三角丈量方法的创建，西方一些国家纷纷进展大地丈量任务

26、，并根据实地丈量结果绘制图家规模的地形图，这样测绘的地形图，不仅有准确的方位和比例尺，具有较高的精度，而且能在地图上描画出地表形状的细节，还可按不同的用途，将实测地形图缩制编绘成各种比例尺的地图。中国历史上初次运用这样的方法在宽广国土上测绘的地形图，是清康熙四十七年至五十七年17081718完成的。现代地图制图的方法有了宏大的变革，地图制图的实际也不断得到丰富，特别是20世纪60年代以来，又朝着 HYPERLINK javascript:hotword(计算机辅助地图制图,25210) 计算机辅助地图制图的方向开展，使成图的精度和速度都有很大的提高。测绘技术和仪器工具的变革17世纪之前，人们运

27、用简单的工具，例如中国的绳尺、步弓、矩尺和圭表等进展丈量。这些丈量工具都是机械式的，而且以用于量测间隔 为主。17世纪初发明了望远镜。1617年，荷兰的斯涅耳(WSnell)为了进展弧度丈量而首创三角丈量法，以替代在地面上直接丈量弧长，从此测绘任务不仅量测间隔 ，而且开场了 HYPERLINK javascript:hotword(角度丈量,22672) 角度丈量。约于1640年，英国的加斯科因(W.Gascoigne)在两片透镜之间设置十字丝，使望远镜能用于准确瞄准，用以改良丈量仪器，这可算光学测绘仪器的开端。约于1730年，英国的西森(Sisson)制成测角用的第一架 HYPERLINK

28、javascript:hotword(经纬仪,17386) 经纬仪，大大促进了三角丈量的开展，使它成为建立各种等级丈量控制网的主要方法。在这一段时期里，由于欧洲又陆续出现小平板仪、大平板仪以及 HYPERLINK javascript:hotword(水准仪,2299) 水准仪，地形丈量和以实测资料为根底的地图制图任务也相应得到了开展。从16世纪中叶起，欧美二洲间的航海问题变得特别重要。为了保证航行平安和可靠，许多国家相继研讨在海上测定经纬度的方法，以定船舰位置。经纬度的测定，尤其是经度测定方法，直到18世纪发明时钟之后才得到圆满处理。从此开场了 HYPERLINK javascript:ho

29、tword(大地天文学,5277) 大地天文学的系统研讨。19世纪初，随着丈量方法和仪器的不断改良，丈量数据的精度也不断提高，准确的丈量计算就成为研讨的中心问题。此时数学的进展开场对测绘学产生艰苦影响。1806年和1809年法国的勒让德(A.M.Legendre)和德国的高斯分别发表了最小二乘准那么，这为 HYPERLINK javascript:hotword(丈量平差,20648) 丈量平差计算奠定了科学根底。19世纪50年代初，法国洛斯达(A.Lausse-dat)首创摄影丈量方法。随后，相继出现立体坐标量测仪，地面立体测图仪等。到20世纪初，那么构成比较完备的 HYPERLINK ja

30、vascript:hotword(地面立体摄影丈量,29028) 地面立体摄影丈量法。由于航空技术的开展，1915年出现了自动延续航空摄影机，因此可以将航摄像片在立体测图仪器上加工成地形图。从此，在地面立体摄影丈量的根底上，开展了 HYPERLINK javascript:hotword(航空摄影丈量,31622) 航空摄影丈量方法。在这一时期里，由于在19世纪末和20世纪30年代，先后出现了摆仪和 HYPERLINK javascript:hotword(重力仪,5967) 重力仪，尤其是后者的出现，使 HYPERLINK javascript:hotword(重力丈量,22490) 重力丈

31、量任务既简便又省时，不仅能在陆地上，而且也能在海洋上进展，这就为研讨地球外形和地球重力场提供了大量实测重力数据。可以说，从17世纪末到20世纪中叶，测绘仪器主要在光学领域内开展，测绘学的传统实际和方法也已开展成熟。从20世纪50年代起，测绘技术又朝电子化和自动化方向开展。首先是测距仪器的变革。1948年起陆续开展起来的各种电磁波测距仪，由于可用来直接精细丈量远达几十公里的间隔 ，因此使得大地丈量定位方法除了采用三角丈量外，还可采用精细 HYPERLINK javascript:hotword(导线丈量,21301) 导线丈量和 HYPERLINK javascript:hotword(三边丈量

32、,30) 三边丈量。大约与此同时，电子计算机出现了，并很快运用到测绘学中。这不仅加快了丈量计算的速度，而且还改动了测绘仪器和方法，使测绘任务更为简便和准确。例如具有电子设备和用电子计算机控制的摄影丈量仪器的出现，促进了解析测图技术的开展，继而在60年代，又出现了计算机控制的自动绘图机，可用以实现地图制图的自动化。自从1957年第一颗人造地球卫星发射胜利后，测绘任务有了新的飞跃，在测绘学中开辟了 HYPERLINK javascript:hotword(卫星大地丈量学,23206) 卫星大地丈量学这一新领域，就是观测人造地球卫星，用以研讨地球外形和重力场，并测定地面点的地心坐标，建立全球一致的大

33、地坐标系统。同时，由于利用卫星可从空间对地面进展遥感称为 HYPERLINK javascript:hotword(航天摄影,11446) 航天摄影，因此可将遥感的图像信息用于编制大区域内的小比例尺影像地图和专题地图。在这个时期里还出现了 HYPERLINK javascript:hotword(惯性丈量系统,16702) 惯性丈量系统，它能实时地进展定位和导航，成为加密陆地控制网和海洋测绘的有力工具。随着脉冲星和类星体的发现，又有能够利用这些射电源进展无线电干涉丈量，以测定相距很远的地面点的相对位置见 HYPERLINK javascript:hotword(甚长基线干涉丈量,5232) 甚

34、长基线干涉丈量。所以50年代以后，测绘仪器的电子化和自动化以及许多空间技术的出现，不仅实现了测绘作业的自动化，提高了测绘成果的质量，而且使传统的测绘学实际和技术发生了宏大的变革，测绘的对象也由地球扩展到月球和其他星球。中国测绘任务简况自1950年起，中国的测绘事业有了很大的开展。主要成就有：在全国范围内建立了 HYPERLINK javascript:hotword(国家大地网,5548) 国家大地网、 HYPERLINK javascript:hotword(国家水准网,23022) 国家水准网、国家根本重力网和卫星多普勒网，并对国家大地网进展了整体平差。参与平差的点数，一、二等三角点和导线

35、点以及部分三等三角点共约 5万个，有30万个观测值。在国家水准网中，已完成的一等水准丈量约 93000公里，国家根本重力网包含约40个根本重力点和百余个一等重力点；卫星多普勒网由分布在全国的37个站组成。为了开展卫星大地丈量技术，相继研制了卫星摄影仪、卫星激光测距仪和卫星多普勒接纳机，并已投入实践运用。采用航空摄影丈量方法在全国范围内测绘了国家根本比例尺地形图，其中已完成了全国1:50000部分地域1:100000比例尺的测图任务，正在进展1:10000比例尺的测图任务。在摄影丈量技术上已普遍运用电子计算机进展解析空中三角丈量，并正在研制解析测图仪、正射投影仪，研讨自动测图系统和航天遥感资料在

36、测绘上的运用。在海洋测绘方面，采用了新的海洋定位系统。这些新技术和新仪器的运用，进一步推进了中国测绘事业的开展。 HYPERLINK javascript:gotothis() 空间科学(卷名：固体地球物理学 测绘学 空间科学)space science主要利用 HYPERLINK javascript:hotword(空间飞行器,1715) 空间飞行器来研讨发生在宇宙空间的物理、天文、化学和生命活动等自然景象及其规律的科学。空间科学与天文学、地球物理学等学科有着悠久的历史渊源，但作为一门独立的综合性科学领域，是在空间技术有了宏大的进展、人类开创了空间时代的条件下，才构成和开展起来的。开展简史

37、历史渊源自古以来，人类就向往着宇宙空间。在漫长的岁月里，先辈学者倾注了很大的精神去观测和研讨发生在 HYPERLINK javascript:hotword(地球,17758) 地球周围空间近地空间、太阳系空间及更遥远的宇宙空间的自然景象。如早期对地磁、天体运转、 HYPERLINK javascript:hotword(极光,8029) 极光、彗尾、太阳黑子、太阳耀斑和超新星迸发的察看等，对 HYPERLINK javascript:hotword(陨石,1612) 陨石进展化学分析，对宇宙物质的某些化学组成的光谱测定等，这些研讨积累了人类认识宇宙的珍贵知识。奠基时期20世纪以来，短波无线电

38、远程通讯实验胜利， HYPERLINK javascript:hotword(电离层,3560) 电离层的发现， HYPERLINK javascript:hotword(宇宙线,12361) 宇宙线的观测， HYPERLINK javascript:hotword(磁暴,4662) 磁暴和电离层暴27天重现性与太阳自转有关的发现，以及等离子体振荡的发现等，也促进了实际研讨的开展，如 HYPERLINK javascript:hotword(S.查普曼,29490) S.查普曼和费拉罗(V.C.A.Ferraro)提出了磁穴和环电流的概念， HYPERLINK javascript:hotwo

39、rd(Sir%20E.V.阿普尔顿,22059) Sir E.V.阿普尔顿和哈特里 (D.R.Hartree)建立了 HYPERLINK javascript:hotword(磁离子实际,3302) 磁离子实际，朗缪尔(I.Langmuir)提出了等离子体的概念， HYPERLINK javascript:hotword(H.阿尔文,80) H.阿尔文预言阿尔文波的存在等。在实验方面，用探空火箭拍摄了太阳的整个光谱，探测了电离层和 HYPERLINK javascript:hotword(高层大气构造,21) 高层大气构造；光谱分析广泛地用于测定太阳和 HYPERLINK javascript

40、:hotword(行星大气,30) 行星大气的化学组成，据此维尔特 (R.Wildt)提出了类木行星由大量氢所组成；对地外生物和地外文明也开场了探求。这些都为空间科学的构成奠定了根底。构成时期50年代以后，在大量地面台站、气球和火箭观测及长期实际研讨的根底上，迫切要求各相关学科之间亲密配合，要求全球性的协同观测以及开展新的探测手段。1956年，在 HYPERLINK javascript:hotword(国际地球物理年,19739) 国际地球物理年大会上，美国和苏联宣布将要发射人造地球卫星以加强对地球物理学的研讨。1957年，苏联初次发射了人造地球卫星，这标志着人类进入了空间时代。从此，许多国

41、家和团体发射了大量的 HYPERLINK javascript:hotword(空间飞行器,30694) 空间飞行器并进展了广泛的多学科的研讨，促使空间科学迅速开展。20多年来，人们对近地空间环境进展了大量的普查，发现了 HYPERLINK javascript:hotword(地球辐射带,18993) 地球辐射带、环电流，证明了 HYPERLINK javascript:hotword(太阳风,892) 太阳风、 HYPERLINK javascript:hotword(磁层,3720) 磁层的存在，发现了 HYPERLINK javascript:hotword(行星际磁场,12873)

42、行星际磁场的扇形构造和冕洞等；月球探测器和“阿波罗飞船载人登月，对月球进展了探测和综合性研讨；行星际探测器系列对行星进展了探测，并由对内行星开展到内外行星的探测；天文观测卫星系列对太阳、银河辐射源、河外源，在红外、紫外、X射线和射线波段进展了探测。在获得上述进展的同时，空间生命科学也相应地迅速开展起来。例如研讨人在空间长期生存的一系列问题，包括在失重、超重、高能辐射、节律改动等条件下人体的顺应才干等；空间生物学、医学和生保系统的研讨也获得了很大的进展；关于地外生命也在进一步探求。在70年代后期，空间科学的开展进入了更高阶段。这主要表现为：对艰苦科学课题的研讨更有针对性，并能制定缜密的探测与研讨

43、方案，同时加强了实际研讨；在开展广泛的国际协作下，进展了全球性的协同探测与研讨。航天飞机的出现，将开辟空间科学史的一个新纪元，成为空间时代第二阶段的标志。学科内容空间科学按照研讨对象及研讨手段进展学科分类，主要有： HYPERLINK javascript:hotword(空间物理学,31561) 空间物理学、 HYPERLINK javascript:hotword(空间天文学,15021) 空间天文学、 HYPERLINK javascript:hotword(空间化学,18375) 空间化学、 HYPERLINK javascript:hotword(空间地质学,12122) 空间地质学

44、和 HYPERLINK javascript:hotword(空间生命科学,14825) 空间生命科学等学科。空间物理学主要研讨发生在日球空间范围内的物理景象的学科。它的研讨对象，包括太阳，行星际空间，地球和行星的大气层、电离层、磁层，以及它们之间的相互作用和因果关系。日地物理学即 HYPERLINK javascript:hotword(日地关系,19607) 日地关系是空间物理学的主要部分，是太阳物理学和地球物理学之间的边缘学科。它研讨太阳能量的产生、辐射包括电磁辐射和带电粒子辐射，尤其着重于它们的变化部分、在日地空间的传播和对地球所产生的影响等整个过程。太阳中心部分的核聚变所释放的辐射能

45、，经过漫长的热分散过程传至太阳的外层气体而被吸收，产生对流不稳定性，称为对流区。最后大部分能量作为热能传到光球层而向外辐射，能量主要在可见光波段内，这部分能量比较稳定。太阳有复杂的磁场构造，黑子的磁场强度达数百至数高斯1高斯=10-4特斯拉，它们的极性具有准周期性，因此太阳活动及相关地球物理景象也有准周期变化。冻结于对流区等离子体内的磁场随等离子体的对流、湍流运动弯曲改动，从而产生一些强的磁场活动区，如表如今光球面上的黑子。储存的磁能在适当条件下会被迅速释放，表现为剧烈的太阳活动，耀斑是其中最剧烈的。对流区内部分等离子体浮涌出光球和色球，遭到加速加热而构成日冕和太阳风。太阳风将太阳磁场带入行星

46、际空间，由于太阳的自转和太阳磁赤道面稍有弯曲，从地球赤道上看，行星际磁场呈阿基米德螺旋线状和具有磁极性一样的扇形构造，从太阳活动区浮涌出色球外表的等离子体，普通又重新落到附近外表，构成闭合的穹形磁力线双极构造，但在有些区域能够出现开放的磁力线，伸展致行星际空间，产生沿磁力线流出的高速等离子体流，这样的区域称为冕洞。异常的太阳活动致使电磁辐射和带电粒子流加强，加强的电磁辐射主要在紫外线、X射线、射线和射电波段内的非热辐射，这两类加强的能量虽在总输出能量中所占比例不大，但对地球大气层和空间环境都产生宏大的影响。日地物理学的开展，要求把整个日地系统作为一个有机的整体，进展定量的、综合性的研讨。空间物

47、理学还包括太阳-行星系统的研讨。经过比较研讨，可更好地了解日地系统的物理过程，从而获得对作为一个整体的太阳系的深化了解。如地球磁层的概念，同水星、木星、土星的磁层比较；地球的大气构造与金星、火星、木星的大气比较；地球的电离层与金星、木星、土星的电离层比较等。空间天文学利用空间飞行器在地球稠密大气外进展天文观测和研讨的一门学科。人们经过接纳宇宙天体的电磁辐射来研讨它们的物理形状和过程。这种电磁辐射波长在10810-12厘米范围内，但在地面上，仅能从可见光和射电两个大气窗口来观测天体，从而开展成为天文学的光学天文学和射电天文学两个分支。空间技术的开展，开辟了红外天文学、紫外天文学、X射线天文学和射

48、线天文学等崭新的领域。由于大气的湍流运动，使光波经过时产生起伏，呵斥光学望远镜的频谱分辨率和角分辨率降低。将高分辨率的光学望远镜安装在空间实验室里，能显著地提高它的分辨身手。高能天体和猛烈活动的天表达象，产生着X射线和射线，这包括温度达数千万至数亿度的热辐射和在剧烈迸发过程中产生的相对论性带电粒子所发出的非热辐射，例如超新星迸发及其遗址产生的辐射；当一致密星中子星或黑洞与一伴星构成双星时，致密星对伴星的吸积而产生的辐射。射线天文学直接与核过程、高能粒子和高能物理景象相联络，将日益得到更大的开展。有些宇宙天体的辐射主要在红外波段内，如原恒星、红巨星、恒星际的气体云和尘埃等。活动星系和类星体既有很

49、强的X射线、紫外线辐射，也有很强的红外线辐射。在恒星际空间发现很多种无机和有机分子，它们的谐振频率在波长较短的微波段内，2.7K的宇宙背景辐射主要在毫米波、亚毫米波波段内。为了进展这些探测，也要利用空间飞行器才最有利。空间天文学的诞生，使天文学又出现了一次大的飞跃。所研讨的星空迥异于地面光学和射电天文观测到的星空。可以说，现代天文学的成就，很多都与空间天文学的开展有关。它改动了对宇宙的传统观念，对高能天体物理过程、恒星和恒星系的早期和晚期演化、星际物质等的了解，加深了对宇宙的认识。空间化学研讨发生在空间的化学过程、宇宙物质的化学组成及其演化的一门学科，又称宇宙化学。在地球大气层和行星大气层中，有着复杂的化学过程，包括