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Heliospheric-current-sheet

太陽圈電流片

太陽圈電流片heliospheric current sheet,缩写为HCS)或太陽圈電流頁[1][2]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际介质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

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

File:Parker spiral.gif

由于太陽自轉,磁場被扭曲成帕克螺旋Parker spiral),这是阿基米德螺旋的一種,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,产生地球极光柏克蘭電流只有大约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. 新聞: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,2003.4.22
  2. 2.0 2.1 Dr. Tony Phillips, A Star with two North Poles, Science@NASA, 2003.04.22
  3. Riley, Pete, Linker, J.A., Mikić, Z., 2002, Journal of Geophysical Research (Space Physics), 107, pp. SSH 8-1. DOI:10.1029/2001JA000299 NASA ADS
  4. 4.0 4.1 4.2 Israelevich, P.L., et al., 2001, Astronomy and Astrophysics, 376, 288. DOI:10.1051/0004-6361:20010881 NASA ADS
  5. Parker, E.N., 1958, Astrophysical Journal, 128, 664. NASA ADS
  6. Schatten, K.H., 1976, Nature, 264, 730. DOI:10.1038/264730a0 NASA ADS
  7. Schatten, K.H., 1971, Cosmic Electrodynamics, 2, 232. NASA ADS
  8. Rosenberg, R.L., Coleman, P.J., Jr., 1969, Journal of Geophysical Research, 74, 5611. NASA ADS
  9. Wilcox, J.M., Scherrer, P.H., Hoeksema, J.T., 1980, The origin of the warped heliospheric current sheet. NASA ADS
  10. Mursula, K., Hiltula, T., 2003, Geophysical Research Letters, 30, pp. SSC 2-1. DOI:10.1029/2003GL018201 NASA ADS
  11. Louise, K., Harra, K.O. Mason, Space Science, 2004, Imperial College Press, ISBN 1860943616.
  12. Smith, E., "The Sun, Solar Wind, and Magnetic Field", July 1999, Proceedings of the International School of Physics Enrico FERMI Varenna, Italy.
  13. Wilcox, John M., Ness, Norman F., 1965, Journal of Geophysical Research, 70, 5793. NASA ADS
  14. Alfven, H., Carlqvist, P., 1978, Astrophysics and Space Science, 55, 487. NASA ADS

外部链接编辑

it:Corrente eliosferica diffusa

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