《我在美漫世界有一个商店》 332

    第080章磁暴

    但克拉克第一个阐明了静止轨道对于广播和中继通讯卫星的作用。

    所以，有时候地球静止轨道也被称为克拉克轨道。

    相应的，海平面以上大35，786km的地方有一片区域被称为克拉克带，它位于赤道平面内，可作为类静止轨道来使用。

    另外，克拉克轨道的周长大约是265，000km。

    在这轨道上进行地球环绕运动的卫星或人造卫星始终位于地球表面的同一位置。

    它的轨道离心率和轨道倾角均为零。运动周期为23小时56分04秒，与地球自转周期吻合，轨道半径为42164.169km。

    由于在静止轨道运动的卫星的星下点轨迹是一个点，所以地表上的观察者在任意时辰始终可以在天空的同一个位置观察到卫星，就会发现卫星在天空中静止不动，因此许多人造卫星，尤其是通讯卫星，多采用地球静止轨道。

    一般地球静止轨道是通信卫星的高密集区，它处在距地心6.6个地球半径左右的近赤道区。

    该区的空间环境，主要由除引力场外的高能粒子、热等离子体、等离子体层等离子体、环电流、磁场、太阳电磁辐射、流星体和空间碎片构成。

    而地球静止轨道区又是地球空间环境受太阳活动影响严重的区域，强太阳风到达时，磁层会被压缩，地球静止轨道区完全暴露在太阳宇宙线、高速太阳风之中。

    在磁暴或亚暴时，从磁尾注入的高温等离子体也能到达这一区域，使得该区成为空间环境引发航天器异常的高发区，其中高能粒子(包括太阳质子事件)环境和亚暴注入的热等离子体环境是最重要的导致异常的环境，是航天器充电问题最严重的区域。

    焦耳是英国著名实验物理学家。

    1818年他出生于英国曼彻斯特市近郊，是富有的酿酒厂主的儿子。

    他从小在家由家庭教师教授， 16岁起与其兄弟一起到著名化学家道尔顿那里学习，这在焦耳的一生中起了关键的指导作用，使他对科学发生了浓厚的兴趣，后来他就在家里做起了各种实验，成为一名业余科学家。

    这时正值电磁力和电磁感应现象发现不久，电机——当时叫磁电机——刚刚出现，人们还不大了解电磁现象的内在规律，也缺乏对电路的深刻认识。

    只是感到磁电机非常新奇，有可能代替蒸汽机成为效率更高、管理方便的新动力，于是一股电气热潮席卷了欧洲，甚至波及美国。

    焦耳当时刚20岁，正处于敏感的年龄，家中又有很好的实验条件（估计他父亲厂里有蒸汽机），对革新动力设备很感兴趣，就投入到电气热潮之中，开始研究起磁电机来。

    从1838年到1842年的几年中，焦耳一共写了八篇有关电机的通讯和论文，以及一篇关于电池、三篇关于电磁铁的论文。

    他通过磁电机的各种试验注意到电机和电路中的发热现象，他认为这和机件运转中的摩擦现象一样，都是动力损失的根源。

    于是他就开始进行电流的热效应的研究。

    1841年他在《哲学杂志》上发表文章《电的金属导体产生的热和电解时电池组中的热》，叙述了他的实验：为了确定金属导线的热功率，让导线穿过一根玻璃管，再将它密缠在管上，每圈之间留有空隙，线圈终端分开。然后将玻璃管放入盛水的容器中，通电后用温度计测量水产生的温度变化。

    实验时，他先用不同尺寸的导线，继而又改变电流的强度，结果判定“在一定时间内伏打电流通过金属导体产生的热与电流强度的平方及导体电阻的乘积成正比。”

    这就是著名的焦耳定律，又称ir定律。

    随后，他又以电解质做了大量实验，证明上述结论依然正确。

    ir定律的发现使焦耳对电路中电流的作用有了明确的认识。

    他仿照动物体中血液的循环，把电池比作心肺，把电流比作血液，指出：“电可以看成是携带、安排和转变化学热的一种重要媒介”，并且认为，在电池中“燃烧”一定量的化学“燃料”，在电路中（包括电池本身）就会发出相应大小的热，和这些燃料在氧气中点火直接燃烧所得应是一样多。

    请注意，这时焦耳已经用上了“转变化学热”一词，说明他已建立了能量转化的普遍概念，他对热、化学作用和电的等价性已有了明确的认识。

    然而，这种等价性的最有力证据，莫过于热功当量的直接实验数据。

    正是由于探索磁电机中热的损耗，促使焦耳进行了大量的热功当量实验。

    1843年焦耳在《磁电的热效应和热的机械值》一文中叙述了他的目的，写道：

    “我相信理所当然的是：磁电机的电力与其它来源产生的电流一样，在整个电路中具有同样的热性质。

    当然，如果我们认为热不是物质，而是一种振动状态，就似乎没有理由认为它不能由一种简单的机械性质的作用所引起，例如象线圈在永久磁铁的两极间旋转的那种作用。

    与此同时，也必须承认，迄今尚未有实验能对这个非常有趣的问题作出判决，因为所有这些实验都只限于电路的局部，这就留下了疑问。

    究竟热是生成的，还是从感应出磁电流的线圈里转移出来的？

    如果热是线圈里转移出来的，线圈本身就要变冷。

    ……所以，我决定致力于清除磁电热的不确定性。”

    焦耳把磁电机放在作为量热器的水桶里，旋转磁电机，并将线圈的电流引到电流计中进行测量，同时测量水桶的水温变化。

    实验表明，磁电机线圈产生的热也与电流的平方成正比。

    焦耳又把磁电机作为负载接入电路，电路中另接一电池，以观察磁电机内部热的生成，这时，磁电机仍放在作为量热器的水桶里，焦耳继续写道：“我将轮子转向一方，就可使磁电机与电流反向而接，转向另一方，可以借磁电机增大电流。前一情况，仪器具有磁电机的所有特性，后一情况适得其反，它消耗了机械力。”

    ......

    未完待续

    第081章预告军团长