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第080章磁暴

但克拉克第一個闡明了靜止軌道對於廣播和中繼通訊衛星的作用。

所以，有時候地球靜止軌道也被稱為克拉克軌道。

相應的，海平面以上大35，786km的地方有一片區域被稱為克拉克帶，它位於赤道平面內，可作為類靜止軌道來使用。

另外，克拉克軌道的周長大約是265，000km。

在這軌道上進行地球環繞運動的衛星或人造衛星始終位於地球表面的同一位置。

它的軌道離心率和軌道傾角均為零。運動周期為23小時56分04秒，與地球自轉周期吻合，軌道半徑為42164.169km。

由於在靜止軌道運動的衛星的星下點軌跡是一個點，所以地表上的觀察者在任意時辰始終可以在天空的同一個位置觀察到衛星，就會發現衛星在天空中靜止不動，因此許多人造衛星，尤其是通訊衛星，多采用地球靜止軌道。

一般地球靜止軌道是通信衛星的高密集區，它處在距地心6.6個地球半徑左右的近赤道區。

該區的空間環境，主要由除引力場外的高能粒子、熱等離子體、等離子體層等離子體、環電流、磁場、太陽電磁輻射、流星體和空間碎片構成。

而地球靜止軌道區又是地球空間環境受太陽活動影響嚴重的區域，強太陽風到達時，磁層會被壓縮，地球靜止軌道區完全暴露在太陽宇宙線、高速太陽風之中。

在磁暴或亞暴時，從磁尾注入的高溫等離子體也能到達這一區域，使得該區成為空間環境引發航天器異常的高發區，其中高能粒子環境和亞暴注入的熱等離子體環境是最重要的導致異常的環境，是航天器充電問題最嚴重的區域。

焦耳是英國著名實驗物理學家。

1818年他出生於英國曼徹斯特市近郊，是富有的釀酒廠主的兒子。

他從小在家由家庭教師教授，16歲起與其兄弟一起到著名化學家道爾頓那裡學習，這在焦耳的一生中起了關鍵的指導作用，使他對科學發生了濃厚的興趣，後來他就在家裡做起了各種實驗，成為一名業余科學家。

這時正值電磁力和電磁感應現象發現不久，電機——當時叫磁電機——剛剛出現，人們還不大了解電磁現象的內在規律，也缺乏對電路的深刻認識。

只是感到磁電機非常新奇，有可能代替蒸汽機成為效率更高、管理方便的新動力，於是一股電氣熱潮席卷了歐洲，甚至波及美國。

焦耳當時剛20歲，正處於敏感的年齡，家中又有很好的實驗條件，對革新動力設備很感興趣，就投入到電氣熱潮之中，開始研究起磁電機來。

從1838年到1842年的幾年中，焦耳一共寫了八篇有關電機的通訊和論文，以及一篇關於電池、三篇關於電磁鐵的論文。

他通過磁電機的各種試驗注意到電機和電路中的發熱現象，他認為這和機件運轉中的摩擦現象一樣，都是動力損失的根源。

於是他就開始進行電流的熱效應的研究。

1841年他在《哲學雜志》上發表文章《電的金屬導體產生的熱和電解時電池組中的熱》，敘述了他的實驗:為了確定金屬導線的熱功率，讓導線穿過一根玻璃管，再將它密纏在管上，每圈之間留有空隙，線圈終端分開。然後將玻璃管放入盛水的容器中，通電後用溫度計測量水產生的溫度變化。

實驗時，他先用不同尺寸的導線，繼而又改變電流的強度，結果判定“在一定時間內伏打電流通過金屬導體產生的熱與電流強度的平方及導體電阻的乘積成正比。

”這就是著名的焦耳定律，又稱iR定律。

隨後，他又以電解質做了大量實驗，證明上述結論依然正確。

iR定律的發現使焦耳對電路中電流的作用有了明確的認識。

他仿照動物體中血液的循環，把電池比作心肺，把電流比作血液，指出:“電可以看成是攜帶、安排和轉變化學熱的一種重要媒介”，並且認為，在電池中“燃燒”一定量的化學“燃料”，在電路中就會發出相應大小的熱，和這些燃料在氧氣中點火直接燃燒所得應是一樣多。

請注意，這時焦耳已經用上了“轉變化學熱”一詞，說明他已建立了能量轉化的普遍概念，他對熱、化學作用和電的等價性已有了明確的認識。

然而，這種等價性的最有力證據，莫過於熱功當量的直接實驗數據。

正是由於探索磁電機中熱的損耗， 促使焦耳進行了大量的熱功當量實驗。

1843年焦耳在《磁電的熱效應和熱的機械值》一文中敘述了他的目的，寫道:

“我相信理所當然的是:磁電機的電力與其它來源產生的電流一樣，在整個電路中具有同樣的熱性質。

當然，如果我們認為熱不是物質，而是一種振動狀態，就似乎沒有理由認為它不能由一種簡單的機械性質的作用所引起，例如象線圈在永久磁鐵的兩極間旋轉的那種作用。

與此同時，也必須承認，迄今尚未有實驗能對這個非常有趣的問題作出判決，因為所有這些實驗都隻限於電路的局部，這就留下了疑問。

究竟熱是生成的，還是從感應出磁電流的線圈裡轉移出來的?

如果熱是線圈裡轉移出來的，線圈本身就要變冷。

……所以，我決定致力於清除磁電熱的不確定性。”

焦耳把磁電機放在作為量熱器的水桶裡，旋轉磁電機，並將線圈的電流引到電流計中進行測量，同時測量水桶的水溫變化。

實驗表明，磁電機線圈產生的熱也與電流的平方成正比。

焦耳又把磁電機作為負載接入電路，電路中另接一電池，以觀察磁電機內部熱的生成，這時，磁電機仍放在作為量熱器的水桶裡，焦耳繼續寫道:“我將輪子轉向一方，就可使磁電機與電流反向而接，轉向另一方，可以借磁電機增大電流。前一情況，儀器具有磁電機的所有特性，後一情況適得其反，它消耗了機械力。”

......

未完待續

第081章預告軍團長