太阳磁场演化.doc

太阳磁场演化摘要：太阳是主序星中的代表，对它的观察比较容易，因而了解它的磁场有助于我们最终了解其他恒星的磁场。关键词：太阳磁场，恒星，演化。正文：太阳系是我们栖息的家园，是地球和生命的起源的地方。太阳在浩瀚的恒星海洋中毫不起眼，但是因为它离我们最近，所以研究太阳的磁场有助于我们最终了解其他恒星的磁场。但在此之前我们要先了解恒星是如何演化的。恒星演化是一个恒星在其生命期内（发光与发热的期间）的连续变化。生命期则依照星体大小而有所不同。 单一恒星的演化并没有办法完整观察，因为这些过程可能过于缓慢以致于难以察觉。因此天文学家利用观察许多处于不同生命阶段的恒星，并以计算机模型模拟恒星的演变。第一阶段星云凝聚最早的宇宙充满了宇宙尘埃，这些尘埃互相吸引、碰撞、远离，渐渐形成了一团一团的云雾一样的形状。我们知道，在天空中看到的云，实际上是无数细小的水颗粒构成的。这些宇宙尘埃也用样聚集在一起，形成了恒星和星系的原始状态，这就是星云。第二阶段壮年恒星在一定的条件下，由于万有引力相互靠近和压缩大块气云收缩为一个凝聚体成为原恒星。原恒星吸附周围气云后继续收缩，表面温度不变，中心温度不断升高，引起温度、密度和气体成分的各种核反应。产生热能使气温升的极高，气体压力抵抗引力使原恒星 稳定下来成为恒星，恒星的演化是从主序星开始的。第三阶段红巨星恒星在燃烧尽星核区的氢之后，就熄火，这时核心区主要是氦，他是燃烧的产物。外围区的物质主要是 未经燃烧的氢，核心熄火后恒星失去了辐射的能源，它便要引力收缩。引力收缩将使恒星内各处的温度升高，这实际上是寻找下一次核点火所需要的温度。而与此同时，恒星表面的大量气体由于失去了核心的束缚而向外膨胀，表面温度降低。这个过程是恒星从主星序向红巨星过渡，过程进行到一定程度，中心的温度将达到氦点火的温度，于是又过渡到一个新阶段-氦燃烧阶段。第四阶段白矮星当红巨星内部的氦也烧完了，接着是碳开始核反应，然后是氧，最后变成了最稳定的元素铁。这时，内核已经不能通过核反应来获取内部压力以抵挡向内的塌陷了，体积越来越小，密度越来越大，最后电子之间的同性斥力阻止了塌陷，成了白矮星。第五阶段超新星、中子星如果一个恒星在青年时期过大，在核反应结束时，向心引力非常大，使它的内核压缩到密度极高的状态，同时又向外发出强烈的冲击波，这就是超新星爆发。剧烈爆发把很大一部分恒星物质抛射到周围的空间中，成为弥漫星云。而恒星致密的内核压缩成为超高密度的状态，原子内部的电子都被挤到原子核内，和质子结合形成中子，这时恒星全部物质都由中子构成，形成中子星。第六阶段黑洞当一颗恒星演化到结束时，如果剩下的质量太多到既不能形成白矮星，也不能形成中子星那么它将在黑洞里永远的收缩下去。绚丽的繁星，将永远是夜空中最美丽的一道景致。太阳磁场指分布于太阳和行星际空间的磁场。分大尺度结构和小尺度结构。前者主要指太阳普遍磁场和整体磁场，它们是单极性的，后者则主要集中在太阳活动区附近，且绝大多数是双极磁场。太阳普遍磁场指日面宁静区的微弱磁场，它在太阳南北 两极区极性相反。在太阳风作用下，太阳磁场还弥漫整个行星际 空间，形成行星际磁场。它的极性与太阳整体磁场一致，随着离开太阳的距离增加而减弱。各种太阳活动现象都与磁场密切相关：耀斑产生前后，附近活动区磁场有剧烈变化（如磁场湮灭）。日珥的形成和演化也受磁场的支配。太阳的磁场来源是一个尚未解决的难题。现有学说可分为两类：一类是化石学说，认为现有的磁性是几十亿年前形成太阳的物质也就是上面提到的星云遗留下来的。理论计算表明,太阳普遍磁场的自然衰减期长达100亿年，因此，磁性长期留存是可能的。另一类是目前得到普遍承认的发电机学说（太阳平均磁流发电机机制），认为太阳的磁场是带电物质的运动使微弱的中子磁场得到放大的结果。既然太阳的物质绝大部分是等离子体，并且经常处于运动状态，那就可以利用发电机效应来说明关于太阳磁场起源中的若干问题。而我们现在的太阳正处于主序星中的壮年期，磁场相对稳定。太阳黑子磁场一般说来，一个黑子群中有两个主要黑子，它们的磁极性相反。如果前导黑子是N极的,则后随黑子就是S极的。在同一半球(例如北半球)，各黑子群的磁极性分布状况是相同的；而在另一半球（南半球）情况则与此相反。在一个太阳活动周期（约11年）结束、另一个周期开始时，上述磁极性分布便全部颠倒过来。因此，每隔22年黑子磁场的极性分布经历一个循环，称为一个磁周。强磁场是太阳黑子最基本的特征。黑子的低温、物质运动和结构模型都与磁场息息相关。耀斑与磁场的关系耀斑是最强烈的太阳活动现象。在耀斑爆发前后，附近活动区的磁场往往有剧烈的变化。本来是结构复杂的磁场，在耀斑发生后就变得比较简单了。这就是耀斑爆发的磁场湮没理 论的证据。 日珥的磁场日珥的温度约为一万度，它却能长期存在于温度高达一、两百万度的日冕中，既不迅速瓦解，也不下坠到太阳表面，这主要是靠磁力线的隔热和支撑作用。宁静日珥的磁场强度约为10高斯，磁力线基本上与太阳表面平行；活动日珥的磁场强一些,可达200高斯，磁场结构较为复杂。 太阳普遍磁场除太阳活动区外，日面宁静区也有微弱的磁场。整个说来，太阳和地球相 似，也有一个普遍磁场。不过由于局部活动区磁场的干扰，太阳普遍磁场只是在两极区域比较显著，而不象地球磁场那样完整。太阳极区的磁场强度只有12高 斯。太阳普遍磁场的强度经常变化，甚至极性会突然转换。太阳磁场的精细结构在日面宁静区，过去认为只有微弱的磁场，其强度约为110高斯。可是新的观测表明,宁静区的 磁场的强度同样是很不均匀的，也含有许多磁结点。它们在日面上所占面积很小，却含有日面宁静区绝大部分的磁通量。具体说来，宁静区磁结点的范围还不到 200公里,而它们含的磁通量竟占整个宁静区的90左右。由于磁通量集中，磁结点的磁场强度可达上千高斯，远远超过宁静区大范围的平均磁场强度。 行星际磁场的扇形结构在磁场“冻结”的情况下，太阳风的粒子带着磁力线跑，于是太阳磁场便弥漫于整个太阳系空间。因 为太阳在自转，太阳风所携带的磁力线就不是直线，而是螺旋线。此外，日面上有整体磁场，相邻磁区的极性是相反的。这些因素同时起作用，形成行星际磁场的扇 形结构。它和太阳整体磁场密切相关，它们的极性几乎完全一致。太阳整体磁场的极性一旦转换，行星际磁场的极性立即跟着转换。 随着太阳磁场向外扩张，它的强度也就越来越弱。在地球外围空间，磁场强度还不到万分之一高斯。然而由于行星际空间的气体极为稀薄，这样弱的磁场也能对物质运动产生支配作用。在太阳风的作用下，地磁场被压缩在地球磁层的范围内，不能向外延伸。 太阳内部磁场目前对太阳磁场测量只限于太阳大气。至于太阳内部磁场，还不能直接测量，只能用理论方法作粗略的估计。有人认为它可能比大气的磁场强得多。参考资料：太阳晚年当太阳进入晚年的时候，它会形成红巨星，并以太阳的质量来看，太阳的将来会以白矮星作为终结。那时太阳的磁场将变得很稳定，但也会变得非常高，高达10的5次方-10的7次方高斯。白矮星形成时的温度非常高，但是因为没有能量的来源，因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷 (温度降低)，这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间，白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见，而成为冷的黑 矮星。但是，现在的宇宙仍然太年轻 (大约137亿岁)，即使是最年老的白矮星依然辐射出数千度K的温度，还不可能有黑矮星的存