在德洛絲·尼普所著《空間天氣及其物理原理》一書中譯本付梓之時，中國科學院地質與地球物理研究所的萬衛(wèi)星院士不幸去世。萬院士生前對本書的翻譯工作十分關心，并親自作序。表示要成為本書的第一批讀者。對他的突然離去，我們表示深切的哀悼和無限的遺憾！

譯 者

2020 年5 月29 日

萬衛(wèi)星院士 序言

《空間天氣及其物理原理》中譯本

古人云：觀陰陽之開闔以命物。

人類文明自開啟以來，對宇宙和空間現(xiàn)象的觀測與探究生生不息，從中國的奇書《山海經》到北歐的神話傳說，絢爛的極光開啟了人們對空間天氣現(xiàn)象的朦朧思索；從伽利略的望遠鏡到蒙德爾的蝴蝶圖，對太陽黑子的科學觀測培育出空間物理研究的萌芽；從卡林頓事件的研究到電磁波跨洋傳播實驗，人們逐漸了解了日地空間的相互作用和物理機理；從魁北克突發(fā)大停電故障到科學家廣泛關注萬圣節(jié)超級磁暴事件，人們切身體會了太陽風暴對現(xiàn)代高技術設施和人類安全的危害。

自20 世紀后半葉以來，隨著衛(wèi)星運行、通信導航等高技術的蓬勃發(fā)展，已經涉及從國防與國家安全到大眾日常生活的方方面面，這使得認知空間天氣規(guī)律成為既現(xiàn)實又迫切的需求。

為此，進入新世紀以來，出于國家戰(zhàn)略的需求，美國、英國、澳大利亞、韓國等多個國家相繼制定了各自的“國家空間天氣計劃”，對空間天氣和空間環(huán)境的重視被提到了國家戰(zhàn)略層面。

與此同時，空間物理學研究也在國內外眾多高等院校和研究機構得到了迅速發(fā)展，人們建立了各種類別的手段來更為有效地探測空間天氣現(xiàn)象，同時開展了系統(tǒng)的空間物理研究，以深入理解空間天氣的產生和發(fā)展機理。觀測和研究的快速進展與不斷突破導致空間物理學正在從地球物理學中分離出來，有望成為一門獨立的前沿基礎學科。

近幾十年來，盡管空間天氣科學和空間物理學領域的研究取得了豐富成果，但由于這一學科與眾多學科交叉，研究的區(qū)域十分廣闊，問題極為復雜，還有許多重大科學問題有待解答，因此，空間天氣科學和空間物理學仍然屬于充滿朝氣的新興學科。

在這樣的大背景之下，為我國廣大的空間物理及相關領域專業(yè)的院校師生、研究人員提供一本內容翔實、繁簡得當、條理清晰的參考書，將為促進本學科在我國的健康發(fā)展貢獻一份力量。

在眾多的參考書籍當中，由美國地球物理學會權威期刊《空間天氣（Space Weather）》主編德洛絲·尼普所著《空間天氣及其物理原理》一書脫穎而出。該書生動形象地介紹了日地空間天氣的相關過程，深入淺出地解釋了不同現(xiàn)象背后的物理機制和因果關系，出版之后得到了業(yè)界的一致好評。

為了便于我國讀者學習和參考，中國科學院國家空間科學中心空間環(huán)境預報中心組織專業(yè)研究人員，歷時兩年，對該書英文原版進行了中文翻譯，其翻譯嚴謹專業(yè)，又不失通俗流暢。該書對于從事空間物理研究的科研人員、高校相關專業(yè)的本科生、研究生，以及對本學科感興趣的其他專業(yè)讀者等都具有很高的參考和學習價值，是一本不可多得的空間天氣科學與空間物理學領域的參考書籍。

九層之臺，起于累土；千里之行，始于足下。希望能有更多的讀者朋友通過閱讀本書了解、熱愛、投身到空間天氣科學和空間物理學領域的學習和研究當中，為我國空間事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

中國科學院地質與地球物理研究所 萬衛(wèi)星 院士

2018 年4 月15 日

地球空間主要由地磁場和大氣所組成，可保護我們免受太陽爆發(fā)的影響。太陽是一顆具有活躍磁場的恒星，會以耀斑、高能粒子和磁化等離子體的形式爆發(fā)性地釋放能量。能量爆發(fā)具有11 年周期性，會增強太陽風（外流的太陽大氣）以及廣域譜段的太陽光發(fā)射。此外，數(shù)十億個遙遠的恒星和星系都有自己的爆發(fā)周期，產生的宇宙射線背景也會侵襲地球的保護層——地磁場和大氣。雖然被稱之為保護層，然而地磁場和大氣本身也能夠儲存能量并產生新的釋放，有時低層大氣的不規(guī)則結構也會對地球空間產生影響。上述因素所引起的擾動被共同稱為“空間天氣”，而地球空間中等離子體和磁場更加常規(guī)的背景狀態(tài)則被稱為“空間環(huán)境”。

空間天氣對現(xiàn)代社會有著巨大的影響，我們需要對空間天氣的來源、實質及其如何影響人類日常生活做出清晰的解釋。太陽耀斑、日冕物質拋射（CME）、射電暴等空間天氣現(xiàn)象會影響到高空飛行、國家電網、無線電通信等先進的技術系統(tǒng)。源自太陽爆發(fā)和深空宇宙線的電磁輻射和高能帶電粒子所造成的危害和影響是國家和地區(qū)戰(zhàn)略規(guī)劃者、系統(tǒng)設計和建造者必須考慮的事情。諸如全球定位系統(tǒng)的個人設備，在太陽爆發(fā)時也會發(fā)生暫時的性能下降。空間天氣的影響無處不在，我們亟需對其加以了解，因此德洛絲·尼普（Delores Knipp）博士撰寫了本書Understanding Space Weather and the Physics Behind It。

本書介紹了太陽及內在過程、日球層、太陽爆發(fā)產生的行星際擾動、地球磁層在太陽活動周的擴展和收縮等現(xiàn)象。本書利用必要的數(shù)學機理對上述概念進行了深入淺出的解釋，使得學生能夠對太陽爆發(fā)的原因和響應建立深層理解。為了展示日地空間天氣的相關過程，本書附有上百幅圖表。關于太陽活動趨勢和周期的觀測圖有助于科研人員描述和預測太陽變化。本書形象生動地介紹了空間天氣——這一關乎人類安全，我們知之甚少卻始終存在的重要領域。

全書共14 章，首先從宏觀角度介紹空間天氣和空間環(huán)境的基本概念與能量傳遞過程；隨后詳細闡述了在平靜和擾動情況下的太陽大氣、行星際太陽風、空間等離子體、地球磁層、電離層、中高層大氣等空間環(huán)境區(qū)域的基本原理和變化特性；最后討論了空間天氣和空間環(huán)境對電波傳播、航天裝備等關鍵基礎設施的影響。

本書條理清晰、繁簡得當，附有上百幅圖表，既有翔實的實驗觀測和理論分析，又有大量的練習題目帶動讀者思考，適合空間科學、行星科學、天文學等相關領域的科研工作者和高校學生，以及感興趣的其他專業(yè)讀者閱讀參考使用。

本文摘編自《空間天氣及其物理原理》[（美）德洛絲·尼普（Delores Knipp）著；龔建村等譯. 北京：科學出版社，2020.6]一書“序”“前言”，有刪減，標題為編者所加。

Understanding Space Weather and the Physics Behind It

ISBN 978-7-03-065281-2

責任編輯：錢 俊 田軼靜

本書系統(tǒng)介紹了日地空間環(huán)境中諸如太陽耀斑、太陽高能粒子、日冕物質拋射等基本的空間天氣現(xiàn)象和變化特性，并深入解釋了與之相關的太陽物理、空間等離子體物理、磁層物理、電離層物理、中高層大氣物理的基本原理，繼而進一步討論了空間天氣和空間環(huán)境對電波傳播、航天裝備等關鍵基礎設施的影響。