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球形几何下的P-ω发电机

景海荣  
【摘要】:宇宙中几乎所有的天体都存在磁场,许多的天文现象,如太阳黑子、耀斑、极光、宇宙射线、各种飞热辐射等都与天体磁场密切相关。因此天体磁场的起源问题一直是天体物理学家研究的主要基础问题。发电机理论的基本思想是:带电流体(等离子体)横越磁力线的运动产生感应电场,此电场产生电流,电流又产生磁场,磁场所产生洛仑兹力对引起磁场的运动产生抵抗作用,对导电流体的运动进行调制,使得磁场在某个值时达到平衡,整个过程形成完整的发电机问题。到目前为止,已有许多的发电机模型被提出,但是没有一种模型能够完全解释所观测到的结果。在所有的发电机模型中,涡旋湍动对流(α-效应)和较差自转是发电机运转的两个必不可少的基本要素。但对宇宙中的某些天体而言,这两个条件不能满足,即它们没有较差自转或不存在湍动对流,而存在很强的磁场。这种情况下,平均场发电机模型不能产生作用。这些天体的磁场是如何产生的?本文中,依据等离子体湍动波发电机模型,并考虑到天体的球形结构,应用球极坐标,从基本的发电机方程出发,导出了基本的P-ω发电机方程,对于天体在刚性旋转、经向和纬向较差自转等情况下的发电机状况进行了讨论,得到了各种旋转定律下的分析解。此结果可作为天体湍动波区及早期太阳系磁场的解析形式。

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