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太陽圈電流片

一月 10, 2024

太陽圈電流片（Heliospheric current sheet，缩写为HCS）或太陽圈電流頁[1][2]是太陽系內部磁場極性发生轉換的表面，這個區域在太陽圈內沿著太陽赤道平面延伸[2][3]。电流片的形状是受到行星際物質中太阳磁场旋转的影响而形成的，厚度大約为10,000公里，有一小股电流在电流片中流动，大小约为10-10A/m2。

太陽圈電流片

电流片下面的磁场称为行星际磁场，其产生的电流构成了一部分太陽圈電流迴路[4]。太陽圈電流片有時也稱為行星際電流片。

太陽圈電流片的特征 编辑

 
帕克螺旋

由于太陽自轉，磁場被扭曲成帕克螺旋（Parker spiral），这是阿基米德螺線的一種，是由尤金·帕克于1958年提出的[5]，因而得名。電流片将帕克螺旋形状的磁場一分為二[6][7]。1970年代早期，Schatten發展出一個數學模型，當旋轉的磁場改變極性時會翹曲、變形，形成类似芭蕾舞裙的波浪螺旋形狀[8][9]。进一步的动力学研究表明，太阳如同一位害羞的女芭蕾舞演员，会将高高飘扬的裙摆反复向下压[10]。

这种芭蕾舞裙形状的成因有时被称为“水龙头效应”或者“橡胶软管效应”[11][12]，好比一个人手执水龙头上下挥舞并且快速旋转。水流好比太阳风不断向外喷射。

太陽圈電流片的磁場 编辑

太陽圈電流片隨著太陽的自轉每27天轉一圈，在这期间地球的磁場會穿越其峰頂與谷底，并与之发生相互作用。在靠近太阳表面的地方，由电流片中的径向电流产生的磁场大约在5×10-6T量级[4]。太陽表面的磁场大小约为10-4T。如果是磁偶极（英语：Magnetic dipole）场，其強度與距離的三次方成反比，地球軌道附近的磁场大約为10-11T。而实际上太阳磁场含有多极矩的成分，因此在地球附近实际大小要比这大100倍。

太陽圈電流片的電流 编辑

太阳圈电流片中的电流向内流动，并与太阳磁场一道在太阳极区附近向外流动的电流构成闭合回路，总电流大约在3×109安培的数量级[4]，太阳圈中电流密度最大的地方达到了10-10A/m2的数量级。与其它天体物理过程中的电流片相比，产生地球极光的白克蘭電流只有大约100万安培，大小只有太阳圈电流片中电流的千分之一。

太陽圈電流片的研究歷史 编辑

太陽圈電流片是由翰M. 威爾科克斯和諾曼F. Ness在1965年提出的[13]。汉尼斯·阿尔文等人推測银河系也存在类似的星系電流片[14]，估计电流大小为1017-1019安培，位于银河系的对称平面上。

参考文献 编辑

  1. ^ 中央研究院天文及天文物理研究所翻譯. . 中央研究院. 2003-04-22 [2022-04-17]. （原始内容存档于2008-01-27）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Dr. Tony Phillips, A Star with two North Poles （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Science@NASA, 2003.04.22
  3. ^ Riley, Pete. Modeling the heliospheric current sheet: Solar cycle variations. Journal of Geophysical Research. 2002, 107 (A7): 1136. ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2001JA000299 （英语）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Israelevich, P. L.; Gombosi, T. I.; Ershkovich, A. I.; Hansen, K. C.; Groth, C. P. T.; DeZeeuw, D. L.; Powell, K. G. MHD simulation of the three-dimensional structure of the heliospheric current sheet. Astronomy & Astrophysics. 2001-09, 376 (1): 288–291. Bibcode:2001A&A...376..288I. ISSN 0004-6361. doi:10.1051/0004-6361:20010881. 
  5. ^ Parker, E. N. . The Astrophysical Journal. 1958-11, 128: 664 [2022-04-17]. Bibcode:1958ApJ...128..664P. ISSN 0004-637X. doi:10.1086/146579. （原始内容存档于2019-10-28） （英语）. 
  6. ^ Schatten, Kenneth H. . Nature. 1976-12, 264 (5588): 730–731 [2022-04-17]. Bibcode:1976Natur.264..730S. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/264730a0. （原始内容存档于2022-04-17） （英语）. 
  7. ^ Schatten, K. H. . Cosmic Electrodynamics. 1971-01-01, 2: 232–245 [2022-04-17]. Bibcode:1971CosEl...2..232S. （原始内容存档于2022-04-29）. 
  8. ^ Rosenberg, Ronald L.; Coleman, Paul J. Heliographic latitude dependence of the dominant polarity of the interplanetary magnetic field. Journal of Geophysical Research. 1969-11-01, 74 (24): 5611–5622. Bibcode:1969JGR....74.5611R. doi:10.1029/JA074i024p05611 （英语）. 
  9. ^ Wilcox, J. M.; Scherrer, P. H.; Hoeksema, J. T. . NASA STI/Recon Technical Report N. 1980-03-01, 81: 33113 [2022-04-17]. Bibcode:1980STIN...8133113W. （原始内容存档于2022-04-17）. 
  10. ^ Mursula, K.; Hiltula, T. Bashful ballerina: Southward shifted heliospheric current sheet: BASHFUL BALLERINA. Geophysical Research Letters. 2003-11, 30 (22). Bibcode:2003GeoRL..30vSSC2M. doi:10.1029/2003GL018201 （英语）. 
  11. ^ Louise, K., Harra, K.O. Mason, Space Science, 2004, Imperial College Press, ISBN 1860943616.
  12. ^ Smith E. . BEACON eSpace at Jet Propulsion Laboratory. 1999 [2022-04-17]. （原始内容存档于2008-02-05）. 
  13. ^ Wilcox, John M.; Ness, Norman F. Quasi-stationary corotating structure in the interplanetary medium. Journal of Geophysical Research. 1965-12-01, 70 (23): 5793–5805. Bibcode:1965JGR....70.5793W. doi:10.1029/JZ070i023p05793 （英语）. 
  14. ^ Alfvén, Hannes; Carlqvist, Per. Interstellar clouds and the formation of stars. Astrophysics and Space Science. 1978, 55 (2): 487–509. Bibcode:1978Ap&SS..55..487A. ISSN 0004-640X. doi:10.1007/BF00642272 （英语）. 

外部链接 编辑


一月 10, 2024
太陽圈電流片, heliospheric, current, sheet, 缩写为hcs, 或太陽圈電流頁, 是太陽系內部磁場極性发生轉換的表面, 這個區域在太陽圈內沿著太陽赤道平面延伸, 电流片的形状是受到行星際物質中太阳磁场旋转的影响而形成的, 厚度大約为10, 000公里, 有一小股电流在电流片中流动, 大小约为10, 电流片下面的磁场称为行星际磁场, 其产生的电流构成了一部分太陽圈電流迴路, 有時也稱為行星際電流片, 目录, 的特征, 的磁場, 的電流, 的研究歷史, 参考文献, 外部链接的特征, 编辑, . 太陽圈電流片 Heliospheric current sheet 缩写为HCS 或太陽圈電流頁 1 2 是太陽系內部磁場極性发生轉換的表面 這個區域在太陽圈內沿著太陽赤道平面延伸 2 3 电流片的形状是受到行星際物質中太阳磁场旋转的影响而形成的 厚度大約为10 000公里 有一小股电流在电流片中流动 大小约为10 10A m2 太陽圈電流片电流片下面的磁场称为行星际磁场 其产生的电流构成了一部分太陽圈電流迴路 4 太陽圈電流片有時也稱為行星際電流片 目录 1 太陽圈電流片的特征 2 太陽圈電流片的磁場 3 太陽圈電流片的電流 4 太陽圈電流片的研究歷史 5 参考文献 6 外部链接太陽圈電流片的特征 编辑 nbsp 帕克螺旋由于太陽自轉 磁場被扭曲成帕克螺旋 Parker spiral 这是阿基米德螺線的一種 是由尤金 帕克于1958年提出的 5 因而得名 電流片将帕克螺旋形状的磁場一分為二 6 7 1970年代早期 Schatten發展出一個數學模型 當旋轉的磁場改變極性時會翹曲 變形 形成类似芭蕾舞裙的波浪螺旋形狀 8 9 进一步的动力学研究表明 太阳如同一位害羞的女芭蕾舞演员 会将高高飘扬的裙摆反复向下压 10 这种芭蕾舞裙形状的成因有时被称为 水龙头效应 或者 橡胶软管效应 11 12 好比一个人手执水龙头上下挥舞并且快速旋转 水流好比太阳风不断向外喷射 太陽圈電流片的磁場 编辑太陽圈電流片隨著太陽的自轉每27天轉一圈 在这期间地球的磁場會穿越其峰頂與谷底 并与之发生相互作用 在靠近太阳表面的地方 由电流片中的径向电流产生的磁场大约在5 10 6T量级 4 太陽表面的磁场大小约为10 4T 如果是磁偶极 英语 Magnetic dipole 场 其強度與距離的三次方成反比 地球軌道附近的磁场大約为10 11T 而实际上太阳磁场含有多极矩的成分 因此在地球附近实际大小要比这大100倍 太陽圈電流片的電流 编辑太阳圈电流片中的电流向内流动 并与太阳磁场一道在太阳极区附近向外流动的电流构成闭合回路 总电流大约在3 109安培的数量级 4 太阳圈中电流密度最大的地方达到了10 10A m2的数量级 与其它天体物理过程中的电流片相比 产生地球极光的白克蘭電流只有大约100万安培 大小只有太阳圈电流片中电流的千分之一 太陽圈電流片的研究歷史 编辑太陽圈電流片是由翰M 威爾科克斯和諾曼F Ness在1965年提出的 13 汉尼斯 阿尔文等人推測银河系也存在类似的星系電流片 14 估计电流大小为1017 1019安培 位于银河系的对称平面上 参考文献 编辑 中央研究院天文及天文物理研究所翻譯 兩個北極的太陽 中央研究院 2003 04 22 2022 04 17 原始内容存档于2008 01 27 2 0 2 1 Dr Tony Phillips A Star with two North Poles 页面存档备份 存于互联网档案馆 Science NASA 2003 04 22 Riley Pete Modeling the heliospheric current sheet Solar cycle variations Journal of Geophysical Research 2002 107 A7 1136 ISSN 0148 0227 doi 10 1029 2001JA000299 英语 4 0 4 1 4 2 Israelevich P L Gombosi T I Ershkovich A I Hansen K C Groth C P T DeZeeuw D L Powell K G MHD simulation of the three dimensional structure of the heliospheric current sheet Astronomy amp Astrophysics 2001 09 376 1 288 291 Bibcode 2001A amp A 376 288I ISSN 0004 6361 doi 10 1051 0004 6361 20010881 Parker E N Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields The Astrophysical Journal 1958 11 128 664 2022 04 17 Bibcode 1958ApJ 128 664P ISSN 0004 637X doi 10 1086 146579 原始内容存档于2019 10 28 英语 Schatten Kenneth H Prediction of coronal structure of the solar eclipse of October 23 1976 Nature 1976 12 264 5588 730 731 2022 04 17 Bibcode 1976Natur 264 730S ISSN 0028 0836 doi 10 1038 264730a0 原始内容存档于2022 04 17 英语 Schatten K H Current sheet magnetic model for the solar corona Cosmic Electrodynamics 1971 01 01 2 232 245 2022 04 17 Bibcode 1971CosEl 2 232S 原始内容存档于2022 04 29 Rosenberg Ronald L Coleman Paul J Heliographic latitude dependence of the dominant polarity of the interplanetary magnetic field Journal of Geophysical Research 1969 11 01 74 24 5611 5622 Bibcode 1969JGR 74 5611R doi 10 1029 JA074i024p05611 英语 Wilcox J M Scherrer P H Hoeksema J T The origin of the warped heliospheric current sheet NASA STI Recon Technical Report N 1980 03 01 81 33113 2022 04 17 Bibcode 1980STIN 8133113W 原始内容存档于2022 04 17 Mursula K Hiltula T Bashful ballerina Southward shifted heliospheric current sheet BASHFUL BALLERINA Geophysical Research Letters 2003 11 30 22 Bibcode 2003GeoRL 30vSSC2M doi 10 1029 2003GL018201 英语 Louise K Harra K O Mason Space Science 2004 Imperial College Press ISBN 1860943616 Smith E The Sun Solar Wind and Magnetic Field BEACON eSpace at Jet Propulsion Laboratory 1999 2022 04 17 原始内容存档于2008 02 05 Wilcox John M Ness Norman F Quasi stationary corotating structure in the interplanetary medium Journal of Geophysical Research 1965 12 01 70 23 5793 5805 Bibcode 1965JGR 70 5793W doi 10 1029 JZ070i023p05793 英语 Alfven Hannes Carlqvist Per Interstellar clouds and the formation of stars Astrophysics and Space Science 1978 55 2 487 509 Bibcode 1978Ap amp SS 55 487A ISSN 0004 640X doi 10 1007 BF00642272 英语 外部链接 编辑太阳圈电流片介绍 一颗星 两个北极 页面存档备份 存于互联网档案馆 动画 行星际磁场 3D太阳圈电流片介绍 取自 https zh wikipedia org w index php title 太陽圈電流片 amp oldid 72210857, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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