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楼主: henryharry2

[建议] 统一场论(太阳物理)

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 楼主| 发表于 2016-10-10 04:28:29 | 显示全部楼层

太阳发电机理论

Babcock和Leighton的太阳活动周模型分别为经验和半经验模型,而非严格的动力学描述。目前认为维持周期性太阳活动过程的物理机制是太阳等离子体自身运动感应的磁场所表现的周期性现象。运动导体通过感应能够产生磁场正是自激发电机原理。
其基本过程为运动导体切割磁力线产生电场,电场将产生电流(Ohm定律),而电流又产生磁场(Ampere定律),磁场将产生电场(Faraday定律)和Lorentz力,后者将限制导体运动,使磁场达到某种平衡,形成完整的发电机循环。因此人们想到太阳磁周规律可能也是太阳本身自然形成的自激发电机产生的。
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 楼主| 发表于 2016-10-10 04:34:30 | 显示全部楼层

太阳发电机理论

人造自激发电机中有许多导体、绝缘体和导线以及精巧的联结方式,其运转过程不难理解。然而太阳上是连成一片的导电等离子体,并且永远处在短路状态,它能形成自激发电机吗,换句话说,也就是感应方程是否存在发电机解,(感应方程中Bv和Rm分别为磁场、速度和磁扩散系数。)许多理论研究者进行了艰难的探索。从观测上以及Babcock和Leighton的模型中可见,太阳活动周的主要特征是极向磁场与环向磁场之间的相互转换。因此探索的主要思路就在现有太阳速度场(主要是较差自转和对流)条件下,寻求可以实现极向磁场Bp与环向磁场Bt之间不断相互转换的磁场解。
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 楼主| 发表于 2016-10-10 16:55:54 | 显示全部楼层

(1)平均场和α效应

把(2)和(3)代入(1)式,并把平均场和起伏场分离,得到其中η
为扩散系数,而这里的平均电场E是关键参量。若E已知,就可以由(4)式求解〈B〉。原则上说,必须先从式得到一个b解,再代入(6)计算以(B〉表示的E。这实际上很困难。因此通常采用所谓“一级平滑近似”,即假定二级微量项G可以忽略,于是可由(5)式求得b,再由(6)式求得E。可以证明,当满足如下两个条件之一时,一级平滑近似成立或其中u为u的特征值,l和τ分别为u和b变化的空间和时间尺度。条件(8)可保证G远小于(5)式右端最后一项,这相当于磁Reynold数很小的情况;而若(9)式成立,则G与相比可忽略。遗憾的是在太阳上这两个条件均不满足。太阳的磁Reynold数很大,而且观测表明。不过暂时不管这些,我们仍可进行以下启发性的讨论。
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 楼主| 发表于 2016-10-14 16:17:21 | 显示全部楼层

(1)平均场和α效应

若仅限于了解定性结果,则除了忽略G之外,再略去(5)的<v>项。同时,考虑到太阳等离子体的高电导率,再略去(5)的扩散项,立即可得到b的解为b二上式系对时间积分,但无需写出起始场b(-oo),因为它肯定与u(t)无关,从而对计算E无贡献。若取u为弱各向同性湍流场,则可以证明E可以写为E。把(11)式代入(4)式,就得到平均场的感应方程为把(14)式与(1)式比较,可发现有两个变化。其一是扩散系数增加了一项β,其大小为在太阳对流层中,β 约= 每秒1亿~10亿平方米。另一更重要的变化即方程中增加了一项α<B>。正是这一项保证了平均场<B>不受上述两个反发电机定理的制约。
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 楼主| 发表于 2016-10-19 07:40:59 | 显示全部楼层

太阳表面小尺度磁场

太阳表面小尺度磁场,是指太阳活动区之外的小尺度磁结构。它们目前被区分为网络磁场、网络内磁场和瞬现活动区(或瞬现区)三类。小尺度磁场遍及太阳表面,在太阳活动的任何位相都组成太阳表面磁通量的主要部分,其生消变化可能对上层大气的加热有重要影响。 瞬现区的浮现是小尺度磁通量产生的重要方式。瞬现区组成了太阳活动区在小尺度一端的谱的延伸。网络内磁场的产生和演化的研究,仍处于刚刚开始的阶段,是一个十分活跃的研究领域。初步研究表明,网络内包含的总磁通量比瞬现区的总和多两个量级。最近被广泛证认和研究的磁场对消现象,可能首次提供了磁力线重联的观测证据,被证明是磁通量从太阳表面消失的主要观测模式。
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 楼主| 发表于 2016-10-25 09:29:32 | 显示全部楼层

崩溃

太阳是地球的主要能量来源和空间环境扰动和形成的基本外源,太阳活动将巨大能量和物质抛向地球,引起空间环境发生灾害性的变化,给人类的活动带来巨大的损失。随着科技的发展和人类活动空间地不断扩大,空间灾害性天气对人类的制约和危害越来越显著。空间航天器的许多故障与空间环境的变化密切相关,据统计,40%的航天故障与日地空间环境的灾变有关。不仅如此,剧烈的空间环境变化还影响到地面基础设施和人民日常生活,如卫星定位、磁场导航、短波通讯、油管腐蚀等,甚至导致高纬地区的通电网络崩溃等等。
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 楼主| 发表于 2016-10-30 04:20:02 | 显示全部楼层

日冕加热

太阳的表面温度高达5700摄氏度,而它的大气层温度更高,是表面温度的300多倍。这给研究太阳的科学家们带来一个神秘的问题:是什么导致太阳大气层达到如此极端的温度?通常来讲,当物体离开热源环境时应该变得冷却下来,然而最新的日冕加热理论得出相反的结论,即太阳大气层的温度反而能够比太阳表面更高。
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 楼主| 发表于 2016-11-1 05:54:50 | 显示全部楼层

认识熵减的意义

孤立系统是指那些与外界环境既没有物质也没有能量(准确地讲应仅指热量) 交换的系统,根据前人这个定义,绝热铜棒虽处在引力场中,但引力没有对铜棒做功,故绝热铜棒是熵孤立系统。引力导致绝热铜棒产生熵减,是熵增原理现代表述“在孤立系统内,任何变化不可能导致熵的减少”的反例,说明熵增原理不是普适规律。
我认为,引力导致系统绝对熵减少,和耗散结构理论并不矛盾。地球的热带气旋以及太阳日冕的反常高温都是涨落致有序(或者Onsager的熵致有序)的例子,伴随的是熵的大幅度增加。既然熵在快速增加,必须有一个熵减少的过程抵消其影响,可能引力致熵减少正是这样一个抵消过程。
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 楼主| 发表于 2016-11-15 11:02:50 | 显示全部楼层

恒星能量的源泉

要理解这点,就要考虑恒星中心深处的情形。只有一颗恒星允许我们做近距离研究,那就是太阳。太阳,像所有普通恒星一样,是个白热的大气体球,是可以吞没100万个地球这么大的球体。它的表面温度有5600℃,而在核心产生能量的地方,温度高达1500万摄氏度。我们无法看到太阳内部较深的地方,但可以检测它的构成。我们建立的数学模型可以做到符合观测结果,所以才确信对于核心温度的预测。占太阳质量70%的物质是氢,这也是它的燃料,和原始恒星的情况一样。
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 楼主| 发表于 2016-11-25 09:05:48 | 显示全部楼层

恒星能量的源泉

为什么产生的原子核要有2个质子和2个中子?如果2个单独的质子之间能形成稳定的约束关系,那么天体物理学家们对于核反应的研究就会变得简单得多。因为那样的话两个质子迎头相撞就能结合成这种“轻氦核”,并释放出电磁波。然而,两个质子带有相同的正电荷,电磁力使它们互相排斥,而它们之间的作用力不足以将它们约束在一起。因此,与这种简单的结合质子的方式所不同的是,在太阳和其他恒星内部,这一过程相当错综复杂而且惊人地缓慢。
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 楼主| 发表于 2016-12-8 05:02:52 | 显示全部楼层

太阳物理导论

丛        书: 现代太阳物理丛书
作        者: 林元章
编        号: 32745

书        号: 9787030087607
出  版  社: 科学出版社
出版日期: 2000-12-21
定        价: 39.0 元
简介
    本书对太阳物理学的各个领域作了比较全面和系统的论述.全书共十章,内容包括绪论、太阳观测方法、太阳能源和内部构造、太阳自转和对流、太阳振动、太阳大气(光球、色球、日冕和太阳风)结构、太阳大气中各种活动现象(黑子、日河和问斑等)的物理过程,以及日地关系和太 阳活动预报问题.此外,书中第五章(太阳电动力学)则集中讲述了太阳物理所需的等离子体物理和磁流体力学有关知识.本书可作为高等学校和科研单位天文专业本科生和研究生的太阳物理教材,以及空间物理、地球物理、物理和等离子体物理等非天文专业毕业生和研究生进入太阳物理研究领域的入门读物.本书也可供天体物理、空间物理和其他有关学科的科研工作者参阅.
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 楼主| 发表于 2016-12-12 04:46:39 | 显示全部楼层

一直是个谜

太阳对于人类来说,可谓是既遥远又神秘。众所周知的是,太阳的温度确实令人难以想象,而太阳最外层的温度是最高的,这个问题对于科学家来说一直是个不解之谜。近日,科学家意外的发现,太阳散发出的强大电磁波或许可以帮助破解太阳最外层的高温之谜。
据悉,太阳的最外层以及日冕的温度均可高达350万华氏温度(约200万摄氏度),该温度足以比太阳地表的温度要高出20倍之多。而且,太阳还会向外爆发出一股由带电粒子组成的电流风,电流风的速度十分快,通常每秒可刮过数百英里的距离。除此之外,太阳还会经常发生太阳耀斑等活动,这一切活动的发生都需要巨大能量的支持,但这些能量究竟来自于哪里呢?这对于科学家来说一直是个谜。
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 楼主| 发表于 2017-1-17 12:23:15 | 显示全部楼层

太阳能光发电

太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池,目前得到实际应用的是光伏电池。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成,其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分,太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池两类,前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种,后者主要包括非晶体硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池。
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 楼主| 发表于 2017-9-6 05:53:50 | 显示全部楼层

能量波

色球上层基本上是由从超米粒边界向上延伸的针状体构成。针状体大约从色球底之上约1500千米处向上延伸,可达到约5000千米高度。平时,太阳表面约有6万~7万个针状体,它们的覆盖面积占全日面的大约1%~2%。单个针状体的宽度约为1”~2”,长度约为10”,寿命约为5~10分钟。巨针状体可延伸到4万千米高度。针状体是一种向上喷射的炽热气流,但其运动速度低于逃逸速度。针状体存在轴向磁场,估计其强度与网络的磁场相近。针状体对日面的平均倾斜为20度,与这个高度的磁力线走向相当。关于针状体的起源,目前尚无定论。虽然关于针状体的起因及其在太阳大气结构中所起的作用尚不清楚,但是可以肯定在色球和日冕之间的质量和能量交换中,针状体起了重要作用。
针状体有可能是在超流和磁场的共同作用下形成的,磁场提供了约束,而超流则提供了动力。联系其他天文现象来看,这种可能性更大些,比如说HH天体的偶极喷流,可能也是在超流和磁场共同作用下形成的。再比如说日冕的反常高温,日冕是完全电离的稀薄等离子体,它的密度非常小,无法传递声波和Alfven波,剩下的唯一可能性是借助量子引力传递熵波。这里也可以澄清一个概念,在氦II超流体中,(一些人认为)熵波等同于温度波,在太阳上,熵波则是纯能量波(这一点倒是和薛定锷波类似);事实上,可以借助爱因斯坦的质-能等价性直接推导出熵波,内部流动导致熵波的质心位移,从而传递能量。
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