磁场与宇宙从古至今一直具有极为深厚的联系,而在科学领域中,这一领域也发生了翻天覆地的变化。我们常常想到地球的磁场,但实际上,宇宙的磁场也一样重要。 宇宙中的磁场是由一些特殊的天体和宇宙现象产生的。本文将会从《宇宙的宏观物理学》这本书中找到许多关于宇宙磁场的知识。
所谓“磁场”,是指磁力线的磁场作用,其是由电荷的运动所产生的。由于不同的电场和磁场之间存在耦合关系,因此电场和磁场是密不可分的。比如,电流在电线中的流动就会产生磁场,一个电场运动的电子就会产生磁场,这样的磁场的大小通常跟电流和运动的粒子数成正比。因此产生磁场的唯一原因就是带电颗粒的运动。
宇宙空间中大部分物质里面都存在带电粒子。它们的运动也就产生了宇宙磁场。宇宙磁场,以其极高的能量级别,是定向的、有序的,而且它的规模通常会大于原子的尺度(10^-10米)。在宇宙的较高能量物理现象中,磁场是不可或缺的。
宇宙中大部分能量原本具有电流,也因此产生了磁效应。产生宇宙磁场的方式包括流体力学作用、行星磁场和其他宇宙现象。科学家发现,超新星爆炸产生的高温和高密度等恶劣的条件,可以产生极强的磁场。在恒星的演化过程中,许多各式各样的宇宙现象都会产生强磁场。而恒星磁场强度也确实可以达到很高的级别。
对于宇宙中的磁场研究,天文学家靠的是远红外线和微波辐射的探测。特别是在微波背景辐射的研究中,天文学家可以通过寻找微小的偏振信号来研究磁场。
在恒星物理学中,与恒星的磁场强度密切相关的是物理量——大煎锅数。而大煎锅数是描述一个磁场所拥有的性质的一个重要物理量。在恒星物理学的磁场理论中,有两种较为常用的刻画磁场性质的参数:磁通及大煎锅数。由于磁通在磁场理论和磁流体力学中均被用到,因此它是描述磁场强度的标准物理量。
因此,磁场的学问被广泛的应用到我们周围的世界,同时也被广泛研究。在未来,宇宙的磁场将继续成为天文学家和宇宙学家探究的重要领域。
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