Διαστημική Φυσική

Abstract

Το παρόν σύγγραμμα καλύπτει το πεδίο της Διαστημικής Φυσικής, συμπεριλαμβάνοντας και κάποια απαραίτητα στοιχεία Ηλιακής Φυσικής και Φυσικής Πλάσματος. Έτσι συμπληρώνει τα διαθέσιμα πανεπιστημιακά συγγράμματα, καθώς δεν υπήρχε μέχρι πρόσφατα βιβλίο Διαστημικής Φυσικής στην ελληνόγλωσση βιβλιογραφία. Το βιβλίο χωρίζεται σε τρεις επιμέρους ενότητες. Η πρώτη ενότητα αποτελεί μια εισαγωγή στη Φυσική Πλάσματος. Αναπτύσσονται βασικές έννοιες πλάσματος, όπως η συχνότητα, η γυροακτίνα και η ηλεκτρομαγνητική θωράκιση. Επίσης, περιγράφονται αναλυτικά η κίνηση φορτισμένων σωματιδίων μέσα σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία και η κινητική και παρουσιάζεται η μαγνητοϋδροδυναμική περιγραφή του πλάσματος ως συνόλου φορτισμένων σωματιδίων, καθώς και τα κύματα που αναπτύσσονται στο πλάσμα και ιδιαίτερα τα κύματα που αναπτύσσονται σε μία πλανητική μαγνητόσφαιρα. Η δεύτερη ενότητα αποτελεί το κυρίως μέρος της Διαστημικής Φυσικής. Ξεκινώντας με μια περιγραφή του Ήλιου και του ηλιακού ανέμου, ως οδηγών των διαταραχών του γεωδιαστήματος, η ενότητα συνεχίζεται με την αναλυτική περιγραφή του γεωδιαστήματος, ως συνόλου παγιδευμένων πληθυσμών φορτισμένων σωματιδίων που αλληλεπιδρούν με μαγνητικά πεδία και συστήματα ρευμάτων μέσα στη γήινη μαγνητόσφαιρα. Επιπρόσθετα, περιγράφονται αναλυτικά οι συνθήκες οι οποίες οδηγούν σε διαταραχές αυτού του συστήματος, προκαλώντας την εξαιρετικά μεγάλη μεταβλητότητά του. Η ενότητα αυτή ολοκληρώνεται με την περιγραφή των μαγνητοσφαιρών των δύο μεγαλύτερων πλανητών του ηλιακού μας συστήματος, του Δία και του Κρόνου. Η τρίτη ενότητα αποτελεί εισαγωγή στον Διαστημικό Καιρό και στη διαστημική τεχνολογία. Η ενότητα ξεκινά με την περιγραφή βασικών τεχνικών μέτρησης σωματιδίων και ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στο Διάστημα και παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά διαστημικών συστημάτων, καθώς και οι βασικές αρχές εκτόξευσης πυραύλων. Τέλος, ο αναγνώστης έχει μια πρώτη γνωριμία με το εφαρμοσμένο μέρος της Διαστημικής Φυσικής, δηλαδή τον διαστημικό καιρό και τις επιπτώσεις του τόσο σε επίγειες και διαστημικές τεχνολογικές υποδομές, όσο και στον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό, αναδεικνύοντας την ανάγκη για έγκαιρες και ακριβείς προβλέψεις της δυναμικής του γεωδιαστήματος.

This book covers the field of Space Physics, including some essential elements of Solar and Plasma Physics. Thus it complements the available academic books, as until recently there was no Space Physics book available in Greek. This book is divided into three parts. The first part is an introduction to Plasma Physics, dealing with basic plasma concepts such as frequency, gyroradius and electromagnetic shielding, while a detailed description of the motion of charged particles in electromagnetic fields, the kinetic theory and the magnetohydrodynamic approximation of plasma as a set of charged particles follow, as well as the waves generated in plasma and especially the waves generated in a planetary magnetosphere. The second part is the main part of Space Physics. Beginning with a description of the Sun and the solar wind as drivers of geospace disturbances, it continues with a detailed description of geospace as a set of trapped charged particle populations interacting with magnetic fields and various current systems within the Earth's magnetosphere, while also detailing the conditions that lead to disturbances of the system causing its extremely high variability. This section concludes with a description of the magnetospheres of the two largest planets in our solar system, Jupiter and Saturn. The third part is an introduction to Space Weather and space technology. It begins by describing basic techniques for measuring particles and electromagnetic fields in space, characteristics of space systems, and the basic principles of rocket launch. Finally, the reader has a first acquaintance with the applied part of Space Physics, i.e. space weather and its effects both on terrestrial and space technological infrastructures and on humans themselves, highlighting the need for timely and accurate predictions of geospace dynamics.