空间大气探测技术 毕业论文.doc
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1、海 南 师 范 大 学本 科 生 毕 业 论 文题目:空间大气探测技术姓 名: XXX 学 号: 201006010XXX 专 业: XX学 年 级: 20XX级 系 别: XXX系 完成日期: 2014年5月 指导教师: XXX(副教授) 本科生毕业论文(设计)独创性声明本人声明所呈交的毕业论文(设计)是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本论文中没有抄袭他人研究成果和伪造数据等行为 。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。论文(设计)作者签名: 日期: 本科生毕业论文(设计)使用授权声明海南师范大学有权
2、保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文(设计)的复印件和磁盘,允许毕业论文(设计)被查阅和借阅。本人授权海南师范大学可以将本毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复印手段保存、汇编毕业论文(设计)。论文(设计)作者签名: 日期: 指 导 教 师 签 名: 日期: 目 录摘要-1引言-2第一章:空间大气-21.1 对流层-21.2 平流层-21.3 中间层-31.4 电离层-31.5 外层-3第二章:空间大气探测技术及发展-32.1 空间大气发展历程的概述-32.2 当前的空间大气探测技术-42.3 今后空间大气探测技术的总体发展趋-4第三章:激光雷达大
3、气探测技术-53.1 激光雷达探测系统的元件-53.2 激光雷达的工作原理-63.3 空间激光雷达探测器的应用-63.2 激光雷达的工作原理-63.3 空间激光雷达探测器的应-73.3.1 探测云-73.3.2 探测能见度-83.3.3 探测风-83.3.4 探测气压、温度-9第四章:结论 -9参考文献-10 摘 要:为了了解空间大气探测技术,本文理论介绍了大气空间的概念、空间大气探测技术以及发展趋势。并结合海南省海南师范大学空间雷达大气观测站的相关数据,试图从新的角度分析空间大气探测技术以及激光雷达探测技术的原理、元件及应用。并结合实际探测数据,了解空间大气的特点。在文中重点介绍海南师范大学
4、的空间观测站的激光探测技术。最后,总结归纳空间探测技术的意义及其应用。关键词:空间大气、激光雷达、探测技术Space atmosphere detection technologyAuthor: Deng Yaochang Guide teacher: Zhang Tiemin (professor)(PhysicsofHainanNormalUniversity , Haikou, 571158)Abstract :In order to understand the space atmosphere detection technology,this article introduces
5、the concept of air space, space atmosphere detection technology and development trend in theory. At the same time, it combined with Hainan normal university space radar atmospheric observations related data to introduce space atmosphere detection technology from a new perspective. As well as it intr
6、oduce the principle, components and application of laser radar. Also combined with the actual detection data, this article analyzed the characteristics of space atmosphere. In this thesis will focus on introduce Hainan normal universitys space observatory and laser detection technology. At last, the
7、 article summarized the space detection technique and its application.Key words: Space atmosphere, space atmosphere detecting technology, laser radar detection technology 引言空间大气探测在大气科学的研究中有着其不可或缺的意义,它为我们的人类活动提供了实时保障。在气象业务中它是最基础的组成部分,譬如和我们的生活息息相关的天气预报就是大气探测的产物之一,可见大气探测是多么的重要。而要提高大气气象服务的质量及准确性,首先得提高大气
8、探测的科学技术水平。空间大气探测技术是人类科学的进行大气探测的基础,也是其关键所在。大气探测技术为我们提供和发展了探测的手段和实验的方法,为人类认识空间大气运动,及空间大气中存在的各种物理现象,化学活动及生物过程提供了技术手段和方法。自1967年代以来,基于飞机,卫星时代性的变革以及地面各类平台的探测技术的快速发展,大气探测随之取得了巨大的发展,探测的能力也得到了显著的提高,观测的智能化水平得到了迅猛发展。本文简述了空间大气的环境特征,及当前的探测技术及其发展方向,为读者了解空间大气探测技术提供参考。第一章:空间大气空间大气,地球就被这一层厚厚的大气包围着,我们称之为大气层,是我们人类赖以生存
9、的必要条件。空间大气的主要成分有78.1% 的氮气;21%的氧气;0.93%的氩气;还有少量稀有气体(氦氖氩氪氙氡)以及少量的二氧化碳、水蒸气等.。1空间大气的密度随空间高度的增大而减小,也就是说,空间越高空气越稀薄。大气空间的厚度大至为1000千米,但是他的分界处没有明确的定义。整个空间大气随着高度的不同出现有特点的变化,根据其不同的特点把空间大气分为对流层,平流层,中间层,电离层和散逸层,除此之外的空间我们称之为星际空间。1.1 对流层空间大气的最底下一层我们称之为对流层,厚度在(8到17千米)之间。1随着季节和纬度的变化,大气现象也随之变化。在这一层大气中有对流和涡流,天气过程和天气现象
10、主要是由这一层引起的。比如:刮风、下雨、降雪等天气现象都是在对流层发生的。1.2 平流层平流层是指从对流层的顶端到空间大气的距地面50千米处,层内的温度随高度的变化而变化。1同时平流层是大气空间中上热下冷的一层,它正好与距离地面最近的对流层正好相反,因此此层也叫同温层。然而,平流层在各纬度距离地面的高度却不是确定的,它距离地面的起始距离随着纬度的变化而变化。在中纬度地区平流层比较高,平流层起始于距地表10至50千米处,而在南北极地区,平流层则起始于地面的距离就只有8千米左右的高度。1.3 中间层中间层又称之为中层。自平流层顶端到距地面85千米之间的空间大气。1中层内臭氧的含量极低,因能被氮气、
11、氧气等直接吸收的太阳辐射出的短波已经大部分被上一层大气吸收的所剩无几,所以温度随高度的变化率很高,对流运动也十分强盛。在中间层的顶附近的温度约能达到190度左右,里边的空气分子吸收太阳紫外辐射后即可发生电离,因此科学家们又命名为电离层的D层。在高纬度地区的中间层,夏季黄昏时偶尔会有非常美丽的夜光云出现。1.4 电离层电离层,顾名思义为大气空间内的电离区域。在地球大气空间内,距离地球表面60千米以上的大气都处于完全电离或者是部分电离的电离状态。其中部分电离的区域科学家把之称为电离层,而完全电离的被称之为磁层。此层最为突出的特点就是在太阳的照射下,该层的氧原子会大量吸收太阳光中的紫外线,此过程会导
12、致大气温度升高,因此,电离层又被叫做暖层。1.5 外层外层又名散逸层,从热层顶端延伸至距离地球表面约1000千米处。1当然地球的空间大气有多厚一直都是存在争议的问题,但是,随着人类的不断探索和不懈的努力,人类对其的了解程度也越来越清晰了。第二章:空间大气探测技术及发展趋势2.1 空间大气发展历程的概述二十世纪以来空间大气探测技术取得了迅猛发展,原因就是重视探测系统的及硬件上的投入,以及新型探测技术的革新。世界各国对大气探测的研究增多,国际合作的大项目也随之生成,比如气候变化与可预报性研究计划、全球能量和水分循环研究计划、世界天气研究计划等都在紧锣密鼓的进行。2它们都是把观测系统的建设放在了首位
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