什么是磁重联?
什么是磁重联?

发表者:{wzdw}wzdw 10-26 [ 1]

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  磁重联又称磁场湮灭,取描述磁力线“断开”(break)再“重新连接”(reconnect)的物理过程的意思。磁重联是天体物理中一种非常重要的快速能量释放过程,也是磁能转化为粒子的动能、热能和辐射能的过程。普遍认为太阳上的能量释放就是磁重联导致的。
  磁场拥有一个与生俱来的方向。例如,在一块条形磁铁周围,磁力线会从北磁极指向南磁极。如果两个平行但方向相反的磁场在等离子体中被放置在一起,电流就会在它们之间形成,形状就像一块平板。大多数人习惯于把电流想象成一维空间,比如一根电线中流动的电荷,但在太阳上,整个大气层都是导电的,没有什么能阻止电荷在二维平面中流动。由于电阻消耗了平面中的电流,这些反向磁场中蕴含的能量就会随着时间流逝而减少。
  1956年,已故的彼得·艾伦·斯威特(Peter Alan Sweet)当时还在英国伦敦大学天文台工作,他意识到,如果方向相反的磁力线确实断裂开来,再在它们之间的电流片(译注:形如一块薄片的电流)中重新结合,即重新连接起来,磁场中能量的下降就会迅速得多。结果,两个相反的磁场就会在一场能量爆发中相互抵消,就好像物质与反物质的湮灭。相邻的磁场和其中包含的等离子体就会从两侧涌入电流片。这种现象的物理过程就是:由先前断开的磁力线连接而成的新磁场,将和等离子体一起,被抛出电流片的两端。20世纪50年代末60年代初,美国芝加哥大学的尤金·N·帕克(Eugene N. Parker)研究出了描述这种过程的数学方法。这一过程被称为“斯威特—帕克磁重联”。
  但是这样的重联还是无法完全解释耀斑爆发的具体过程,因为磁力线的重新排布进行得太慢,无法说明能量释放的惊人速率。来自美国马萨诸塞州埃弗雷特市艾弗寇—埃弗雷特研究实验室的哈里·E·佩斯奇克(Harry E. Petschek)意识到了新模型的这个缺点;1963年,他致力于这个问题的研究,并确定在特定的环境下,重联发生的速度要远远超过斯威特—帕克磁重联的速度。他所分析的这种现象,被称为“佩斯奇克重联”或者“快重联”。相对地,斯威特和帕克最先描述的现象就被称为“慢重联”。

回答评级:★★★☆☆☆☆☆☆ 回答者:{kuail}kuail 10-29

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