螺旋结构日珥宁静和爆发的判据

不少作者从观测上或理论上研究过螺旋结构日珥的演化规律和特征.我们早先对几个螺旋结构宁静日珥和爆发日珥的分析,已确认Lundquist场是描述螺旋结构日珥内部磁场分布的合适位形.本文利用能量原理讨论Lundquist场的稳定性判据,并与28个螺旋结构日珥的观测资料进行比较.不仅进一步证实Lundquist场与螺旋结构日珥之间的密切关系;更重要的是找到了螺旋结构日珥宁静或爆发的判据,以及日珥爆发的物理原因.     

等离子体转动对轴对称磁场位形的影响

Gold和Hoyle曾提出扭转磁场的概念来解释太阳耀斑的储能过程。以后,人们研究了扭转磁场位形和剪切磁场位形的特征。磁场的剪切和扭转特征是与等离子体的剪切或扭转运动密切相关联的,另一方面,观测还发现,太阳黑子半影纤维有滚卷运动。这要求讨     

关于磁场束缚等离子体的问题

文献[1]指出:“我们的微观理论研究以及国外同时进行的工作都表明,单靠磁场来束缚稳态等离子体已属不可能之事。”从宏观磁流体力学考虑,稳定的磁约束平衡位形是可达成的。棒形磁场、磁剪切与磁阱位形是近十几年中磁流体力学稳定性理     

一类孤立磁通量管的模型

孤立磁通量是太阳大气中的基本磁场位形。通量管模型将空间分为两个区域,管外的弱磁场区域可用分层大气模型,管内的强磁场区域曾用无力场模型描述。本文讨论用磁流体静力学平衡关系来描述管内区域的一类模型,如图1所示。     

近圆弧位形的约束无力场

太阳磁场在大气中常常被描述为无力场,无力场的理论模型常常考虑成延伸至无穷远,或者人为地截止至有限的区域。事实上,太阳大气中的磁场往往被约束在有限的空间,通过一间断面与大气交接。     

关于太阳活动区常α无力磁场的计算公式及其应用

关于太阳活动区常α无力磁场的研究,有不少工作,如文献[1—4]等提出了各自的研究结果。但这些工作中提出的问题的解不是唯一的,因而这些解的可靠性有一定的局限。而且大多以数值解的形式给出,应用起来不大方便。文献[5]提出了这个问题的唯一解析解。依据该文提供的解,本文导出常α无力磁场的计算公式。作为应用实例,对1981年5月16日的典型活动区做了计算,求得色球和日冕的磁场位形,并作了扼要的分析,得到一些相当有意义的结果。     

纵场边值线性无力场解的唯一性

无作用力磁场在天体物理中有广泛的应用。用磁面函数讨论线性无力场,若无力因子α不等于本征值,给定纵场边值时有唯一的本征值解。文献[2]中用格林函数分析线性无力场时认为,纵场边值不能唯一确定问题的解。本文对此进行分析和讨论。     

X射线中子星磁场衰减

中子星磁场的起源与演化是当前讨论热点.近年发现X射线中子星磁场衰减与吸积质量成反关系,于是Shibazaki等提出了场衰减经验公式.本文从理论模型出发,推出这个反关系和经验公式,并给出场-周期关系.     

运动学无作用力磁场的相似解

无力场概念常用以描述局部的强磁场区域,强磁场的演变所对应的动力学过程在天体物理中有广泛的应用。例如,磁场的扭绞、剪切以及挤压等都可与太阳活动密切相关。运动学无力场的方程组为     

弱扭转非轴对称磁场的静力学平衡

我们曾证明非轴对称磁流体静力学位形的存在性,并讨论了其基本特征。从观测上看,宇宙磁场往往有三维位形。比如太阳黑子有明、暗的纤维。从理论上分析,外加重力场引进以后改变了宇宙磁场必须有某种对称性的结论。高分辨率的白光观测还表明,太阳黑子磁场及其暗条经常扭转呈螺旋形。本文将文献[1]的结论推广到具有扭转位形的非轴对称磁流体静力学平衡,仍然采用摄动展开的方法求解。     

无碰撞磁重联中的电子动力学

磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制, 它和空间 物理中的许多爆发现象密切相关. 另外, 空间环境中的等离子体基本上是没有碰撞的, 人们更加 关心的是无碰撞的磁重联过程. 本文从以下几个方面论述了电子动力学行为在无碰撞磁重联中 的作用. 在离子惯性长度尺度范围内, 离子和电子的运动是分离的, 由此产生的Hall 效应决定了 此区域中的重联电场. 另外, 电子的运动决定了重联平面内电流体系, 同时形成了沿分界线的电 子密度降低区域, 这种重联平面内的电流体系决定了垂直重联平面的第三方向磁场分量的结构; 在电子惯性长度尺度范围内, 电子压强分布的各向异性决定了在此区域内的重联电场的大小; 高 能量电子的产生是磁重联的一个重要特征, 重联电场在电子加速的过程中起着决定性的作用, 但 不同的磁场位形及其时空演化会影响电子加速的过程, 并决定电子的最终能量; 讨论了X 点附近 的次级磁岛不稳定性形成小磁岛的模拟结果和观测证据, 及其对电子加速的可能影响; 对电子动 力学行为在实验室等离子体磁重联中的进展也做了介绍. 最后, 指出了一些尚未解决的问题.     

太阳耀斑的磁能释放机制

磁能是太阳耀斑的主要能源,但关于磁能的释放机制却众说纷纭.以往一些太阳耀斑模型或基于电流片的磁重联,或基于无力场的不稳定性,二者分别在磁能的储存和释放方面碰到困难.最近,胡友秋导出一类具奇异电流密度面(一种电流密度趋于无限但磁场连续的弱间断)的局地四极无力场解,证明该奇异电流密度面稳定,提出奇异电流密度面发展到一定程度出现的电阻耗散和不稳定性,有可能触发无力场的磁能释放,导致耀斑发生.本文采     

从历史角度看四种相互作用的统一(根据杨振宁博士1978年7月6日在上海物理学会的演讲整理)

现代科学有一个重要的特点:一方面是分科愈来愈细;另一方面是逐步走向综合、走向统一。物理学中的四种基本相互作用,通过规范场的观念而走向统一,这是当前物理学发展的一个引人注目的方向。本演讲简要地回顾了人类对四种相互作用的认识历史,介绍了物理上的规范场与数学上的纤维丛的关系,认为在物理学发展中要保持物理与数学的均衡关系。本文系本刊编辑部整理,未经本人审阅。     

磁场成形初级专家系统OPTIM

磁铁有效空间中的磁场分布与磁极面形状有直接关系。对极面进行必要的垫补修正是实现磁场成形的重要途径。用于磁场成形设计的专家系统OPTIM具有模拟人类思维的能力,能够根据知识库中有关磁场成形     

梯度磁场在生物大分子研究中的应用

磁场作为一种物理环境,广泛应用于各行各业.随着磁体技术的飞速发展,磁场在科学研究与实践应用中的重要性日趋凸显.在生物大分子研究方向,磁场也发挥了重要的作用.其中,梯度磁场作为磁场的一种,由于其提供的资源除磁场外,还有磁场梯度,使其具备除常规磁场效应(择优取向、晶体质量改善等)外的其他应用价值(如溶液的对流控制、晶体质量改善、分离纯化等),因此备受关注.梯度磁场环境下涉及生物大分子的研究,主要集中在生物大分子的结晶、分离与纯化,以及自组装等方向.充分利用梯度磁场,可以实现高质量的生物大分子晶体生长、高效低成本的生物大分子分离与纯化等重要应用.因此,梯度磁场在生物大分子结构解析技术、生物药物制备技术等方向具有十分重要的价值.本文将从梯度磁场物理环境对生物大分子溶液体系的基础性影响角度出发,回顾并讨论梯度磁场在生物大分子研究中的应用,并对该领域的发展前景进行了预期.     

驱动太阳磁周期的原因是什么?

太阳磁活动强度呈现大约11年的周期性变化,这是太阳内部等离子体湍动对流和磁场相互作用的结果,即太阳的磁流体力学发电机过程.由于对流层强分层、湍流和非线性的特征,人们远不能通过真实太阳物理参数的全球磁流体力学的数值模拟来认识太阳磁周期的演化.简化的发电机模型,如轴对称运动学平均场发电机模型在理解太阳磁周期方面取得了长足进步.磁场的极向分量和环向分量在一定速度场的作用下相互维持,使得磁场能持续的周期性变化.其中的关键物理问题包括:产生环向场的机制和位置,产生极向场的机制和位置,环向场浮现到表面产生具有倾斜角黑子的物理过程以及黑子赤道向迁移的机制.目前只有环向场的产生机制争议较少,其他的问题自20世纪60年代平均场发电机模型建立以来,不同时期有不同的主流认识和主流的发电机模型.过去十几年中Babcock-Leighton型磁通量输运发电机较为全面地解释了太阳磁周期变化的整体特征,但也面临一些新认知的挑战.包含环向磁流管浮现的三维Babcock-Leighton型发电机可能成为下一代主流的运动学发电机模型,它将和全球磁流体力学模拟并行发展,互相受益,提升对太阳磁周期的理解.     

有机半导体器件中的磁场效应研究进展

有机半导体器件中的磁场效应, 是指在不包含任何磁性功能层的有机半导体器件中, 其电流或发光在外加磁场作用下发生改变的现象. 由于有机半导体器件中的磁场效应具有高的灵敏度, 且其绝对值即使在室温下也较大, 因此有机半导体中的磁场效应具有重要的科学意义和实用价值, 从而引起了科研人员的广泛兴趣, 并取得了较大的研究进展. 本文较详细地介绍了该领域的研究历史、现状和已经取得的主要研究结果, 重点综述了产生该奇特磁场效应可能的物理机制, 并对其未来的发展方向进行了展望.     

关于地磁球谐分析方法应用于局部地区的问题

地磁场的球谐(高斯)分析的意义不仅在于用方便的数学形式来给出全球地磁场的分布,而更重要的是在于通过球谐分析可以利用地面磁场观测值求得整个自由空间的场值,即可以将场向上和向下延拓,以及可以区分场的内源部分和外源部分。此外,各级球谐级数项都有特定的物理意义。     

旋转磁场强度和频率对Pb-Sn合金凝固组织的影响

研究了Pb-45%Sn亚共晶和Pb-85%Sn过共晶合金在旋转磁场作用下的凝固组织, 发现旋转磁场使得初生相的生长形貌由原来的枝晶形态变为椭球状, 具有碎断和细化作用. 碎断和细化的程度随磁场强度的增大而加强, 但是, 当磁场强度高达一定值时, 初生相的晶粒尺寸反而变大, 磁场强度在碎断和细化凝固组织时存在最佳值. 此外, 旋转频率的高低影响磁场在熔体中的作用距离, 进一步影响熔体温度场和溶质场的均匀化. 合适的旋转频率和磁场强度是凝固组织细化和均匀化的关键因素. 磁场的引入, 影响了液固体系的热力学函数, 导致临界晶胚的吉布斯自由能和原子的扩散激活能的降低, 提高了形核率.     

地球磁尾两种不同类型磁结构形成机理

观测表明,横越磁尾等离子体片和尾瓣的磁场By分量正比于行星际磁场By分量,并且行星际磁场与等离子体团内By分量极性相同,因此磁尾等离子体团应该是一个三维结构。以两类磁静平衡解为初态。对亚暴期间磁尾动力学过程作二维三分量模拟研究。数值结果展示了By分量两类不同的演化特征,它们分别与具有通量绳核心的磁结构及类似于“闭合环”等离子体团型磁结构相对应。由此认为,亚暴期间在地球磁尾中出现不同拓扑位形的磁结构可能与具有不同By分量分布形态的磁场重联有关。