世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。

Presentation on theme: "世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。"— Presentation transcript:

1 世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。
康德

2 电磁学教学课外系列讲座之一 天体的磁场与起源
电磁学教学课外系列讲座之一 天体的磁场与起源 中国科学技术大学天体物理中心 程福臻

3 一、对人类重要的地磁场 二、奇妙的太阳表面磁场 三、惊人的脉冲星强磁场 四、结构纷呈的星系磁场 五、颇有争议的原初磁场

4

5 一、对人类重要的地磁场 1.磁层：从电离层以上直到行星空间的区域，其中带电粒子所受到的磁场作用力已大于气体的压力，因而带电粒子的运动主要由这一区域中的地磁场控制，称这区域为磁层。（图2） 向日面～ 10RE，背日面～ 30—100RE， Van Allen belts；极光。

6

7

8 2.地磁两极反向：79年地球卫星测量分析，约 1200年后，地球磁场将反向！ 在最近的4.5× 106年中，反向12次（图3） 地磁极： 反向的全过程大致是，先在约103—104年内磁场减小到约1/4～ 1/3，然后地磁极移动约30°，地磁场继续降低，最后是地磁场反向，再增加其强度。 强度变化约经历104年， 方向变化约经历103—104年。 最早的地磁反向是发生在约3.2×109年前。

9

10 3.地磁场与人类关系： （1）磁定向和磁导航 （2）磁法探矿：对地磁异常的测量和分析 （3）地磁暴严重干扰短波无线电通信 （4）对气候的影响，反向与生物灭绝关系， 可能是反向引起气候变化！

11 （5）地磁异常与地震预报：震——磁效应 （6）地磁异常与火山预报：火山区场强变大 （7）对人生理节律和病理变化影响 （8）地磁测量与地质构造 （9）人为改变局部地磁场，引起气候局部 变化的“气象武器”设想 ……

12 4.地球的内部结构（图4） 5.地磁的起源问题及假说 （1）内部的发电机模型（图5） （2）压电效应学说 （3）温差电效应学说 （4）太阳磁活动造成地幔的电磁感应学说 ……

13

14 6.地磁场反向的解释 （1）对流对称性改变学说 （2）对流漩涡区分布变化说 （3）地核、地幔产生两反向偶极磁场说 （4）三偶极型磁场说 ……

15 二、奇妙的太阳表面磁场 1.太阳的结构（图6） 2.太阳表面的活动 10-1T← 黑子（7），磁极，周期（9）；“螺线管”假说（11）
耀斑（8）；磁重连解释（11），太阳宇宙射线 10-2T← 日珥（7）；磁通量管导引的等离子体流动（8） 10-4T← 日冕高温产生太阳风，能量比宇宙线低，400km/sec

16

17

18

19

20

21

22 3.对地磁场产生很重要影响 （1）耀斑引起地磁暴 （2）太阳风是形成地球磁层的外因 （3）黑子11年（半周期）与地球大气 变化相关 ……

23 三、惊人的脉冲星强磁场 1.1967年，1.33秒宇宙射电脉冲信号，Hewish组“小绿人#1”，随后其它的脉冲星发现 10-2秒～ 1秒，是致密星 回想起1934年Baad & Zwicky提出的中子星 2.磁通量守恒，导致极强磁场 半径约10公里，亿吨/cm3，B～ 108～109T 3.灯塔模型（13）

24

25 四、结构纷呈的星系磁场 1.星系的多种型态 2.银河的磁场可能解释 3.射电星系磁场花样很多 磁约束等离子体

26

27

28

29 五、有争议的原初磁场 1.目前星系际空间的原初磁场尚缺少直接观测，只是间接观测：10-13～10-12T 2.理论研究：
（1）宇宙原初磁场可能形成多种形态星系 （2）宇宙原初磁场产生喷流 （3）引起宇宙线各向同性分布 （4）是发电机理论的种子磁场

30

31 3.起源问题：不清楚！ 宇宙早期等离子状态时期，正电荷离子与负电荷电子两者旋转速度不同，而发生漂移电流，产生弱原初磁场！

32 参考文献： [1] Seymour,P., 1986, Adam Hilger, Bristel and Boston, USA.
[2] 李国栋 编著，1999，中国科学技术大学出版社， 合肥，中国. [3] Wielebinski,R, Geophys, Astrophys, Fluid Dyn., 90(1990),19. [4] 艾国祥等，天文学报，26（1986），No. 2, 173.

33 谢谢大家！