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    行星際磁場的扇形結(jié)構(gòu)

    2016/9/19 11:49:15

    行星際磁場的扇形結(jié)構(gòu)

    在磁場"凍結(jié)"的情況下,太陽風(fēng)的粒子帶著磁力線跑,于是太陽磁場便彌漫于整個太陽系空間。因為太陽在自轉(zhuǎn),太陽風(fēng)所攜帶的磁力線就不是直線,而是螺旋線。此外,日面上有整體磁場,相鄰磁區(qū)的極性是相反的。這些因素同時起作用,形成行星際磁場的扇形結(jié)構(gòu)。它和太陽整體磁場密切相關(guān),它們的極性幾乎完全一致。太陽整體磁場的極性一旦轉(zhuǎn)換,行星際磁場的極性立即跟著轉(zhuǎn)換。

    隨著太陽磁場向外擴張,它的強度也就越來越弱。在地球外圍空間,磁場強度還不到萬分之一高斯。然而由于行星際空間的氣體極為稀薄,這樣弱的磁場也能對物質(zhì)運動產(chǎn)生支配作用。在太陽風(fēng)的作用下,地磁場被壓縮在地球磁層的范圍內(nèi),不能向外延伸。

    人們對太陽磁場測量只限于太陽大氣。至于太陽內(nèi)部磁場,還不能直接測量,只能用理論方法作粗略的估計。有人認(rèn)為它可能比大氣的磁場強得多。

    磁星

    magnetic star

    "磁星"(Magnetar)是中子星的一種,它們均擁有極強的磁場,透過其產(chǎn)生的衰變,使之能源源不絕地釋出高能量電磁輻射,以X射線及伽瑪射線為主。磁星的理論于1992年由科學(xué)家羅伯特·鄧肯(Robert Duncan)及克里斯托佛·湯普森(Christopher Thompson)首先提出,在其后幾年間,這個假設(shè)得到廣泛接納,去解釋軟伽瑪射線復(fù)發(fā)源(soft gamma repeater)及不規(guī)則X射線脈沖星(anomalous X-ray pulsar)等可觀測天體。

    具有強磁場的恒星。通常光譜型為A,磁場可以強到3萬T(特斯拉)。磁星的磁場強度還在變化,故又稱磁變星  。磁變星大多為A 型特殊星。一部分磁變星,不僅磁場周期性變化,光度和光譜也變化。光變周期1~25天,變幅一般不超過0.1等。

    形成                                                                                                                                     

    當(dāng)一顆大型恒星經(jīng)過超新星爆發(fā)后,它會塌縮為一顆中子星,其磁場也會迅速增強。在科學(xué)家鄧肯及湯普森的計算結(jié)果當(dāng)中,其強度約為一億特斯拉(108 Tesla),在某些情況更可達(dá)1,000億特斯拉(1011 T,1015 Gauss),這些極強磁場的中子星便被稱為"磁星"。而地球表面的天然地磁場強度,在赤道附近約3.5×10T,在兩極附近約7×10T。

    據(jù)估計,每大約十顆超新星爆發(fā)中強磁場的中子星
    強磁場的中子星
    ,便會有一顆能成為磁星,而非一般的中子星或脈沖星。在它們演變成超新星前,自身需擁有強大磁場及高自轉(zhuǎn)速度,方有機會演化成磁星。有人認(rèn)為,磁星的磁場可能是在中子星誕生后首十秒左右,透過熾熱內(nèi)核物質(zhì)的對流所產(chǎn)生的,情形就如一臺發(fā)動機。如果在對流現(xiàn)象發(fā)生期間同時擁有高自轉(zhuǎn)速度(周期約10毫秒左右),其產(chǎn)生的電流足以傳遍整顆天體,便足夠把其自轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)為其磁場。相反,如果天體的自轉(zhuǎn)速度較慢,其內(nèi)核物質(zhì)的對流所產(chǎn)生的電流不足以傳遍整顆天體,只在局部區(qū)域流動。

    短壽命

    一顆磁星的外層含有等離子及以鐵為主的重元素,在張力產(chǎn)生期間,天體會出現(xiàn)"星震"(starquake),這種地震能使天體釋放強大能量,包括釋出X射線暴及伽瑪射線暴,天文學(xué)家把這種天體稱為"軟伽瑪射線復(fù)發(fā)源"。

    如果把一顆磁星看成為"軟伽瑪射線復(fù)發(fā)源",它們的壽命相當(dāng)短暫。"星震"會釋出大量物質(zhì)及能量,當(dāng)中物質(zhì)被困在自身的強大磁場中,繼而在數(shù)分鐘內(nèi)蒸發(fā)殆盡,另外其他能以放射形式釋出的物質(zhì),其動能來自天體的角動量,使磁星的自轉(zhuǎn)速度減慢,且比其他中子星減得更快。轉(zhuǎn)速減慢會連帶其強大磁場一同減弱,到大約一萬年后磁星的"星震"停止,期間仍會釋出X射線,天文學(xué)家將之稱為"不規(guī)則X射線脈沖星"。再過大約一萬年后,其活動幾近停止。"星震"屬于一種瞬間的大型破壞,當(dāng)中一些給人們直接記錄,例如2004年12月27日的SGR 1806-20,隨著天文望遠(yuǎn)鏡的精確度日高,預(yù)計在未來人們能記錄更多類似現(xiàn)象。

     

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