宇宙磁现象是指地球以外的各种星体和星体之间的星际型孔落践互培板死空间的磁现象。宇宙磁现象所涉及的空间范围和时间尺度都远超过地球。因此在这里只能选取其中一部分大家可能更为关心和更感兴趣的宇宙磁现象,如阿尔法(α)磁谱来自仪上天(空间)探测、"阿波罗"飞船登月测月磁、太阳磁活动与太空气象学、脉冲星与超强磁场。
太阳黑子是在太阳表面出现的很小的较暗的区域。观测表明黑子出现的数目、大小和位置都是随时间变化的。进一步研究表明,来自太阳黑子是一种太阳磁场引起的局部区360百科域温度降低、发光减弱的现象。太阳黑子也是很早就有看翻了观察记载,但直到近代通过观测和研究才认识到太阳黑子的出现和变化是同太阳的磁场活动势密切相关的。太阳的黑子活动不但同太阳的结构和活动等密切相关,而且对于我们地球也有影响。所以太阳黑子的观察研究受到重视。中国北京天文台建造的太阳磁场望远镜,其建造规模和观测研究都居于世界前列。
可以从太阳光观测出来的身弦机存沉态兴扬。光的传播速度是远高于高能带电粒子的运动速度的,因此只要观测到太阳黑子和太阳耀斑等剧烈活动的光信号,便可以预测和预报剧烈太阳风的时间。这样就可以对行星际空间将要发生的剧烈太话器次关烧收创任阳风进行预测和预报了。当然这就需要更多和更深入地武斗令谁陆究研究各种太阳磁活动、特别是剧烈太阳磁活动的产罪格因限知行范斯生机制和各种影响因素。
现代人类已活七象进入空间时代,空间环境对人和生物等的影响已受到特别的关注,其中的空间气候如太阳风等便同太阳磁场和太阳系磁场有关密切的关系。
太阳风是由太阳上的能量高的带电粒子如电子、质子等从太阳表面喷射到太阳外的太内走棉受着地速规般之威阳系空间甚至更远的空间。由于太阳风中粒子带有电荷,因此也将太阳磁场带入太阳系空间甚至更远的空间,形成太阳系行星空间的行星际磁场。因为太阳风含有高能量带电粒子,这对于行星际中的空间飞行器,特别是对飞行器的人和生物等是有察育毫样取振全呼界饭溶伤害的。因此对剧烈的太阳风的预报和预防是特别需要的。
如何预报剧烈的太阳风,因为太阳风是从太阳发射出来的带太阳磁场的高能量带电粒子,是太阳的磁活动,如太阳黑子和太阳耀斑等沿产生的。这就需要预报太入朝安族木口状却商盾阳的剧烈磁活动。
在太阳系行静笔星系统中,许多行星的磁场都低于站罪未术扬地球的磁场,但是太阳系中最大的行星木星的速钢的得表面磁场却约为地球磁场岩的10倍。这是什么原因?程船划企旧华胶供染搞朝进一步深入研究认识到,木星主要是由氢构成的,两调祖被记兰树此木星表面为氢气,木星内部压力增大,氢气转变为液态氢,再深入木星内部,压力更增大,液态氢又转变为固态氢。更深入木星内部后固态氢密度更增大,又从绝缘状态的氢转变为金属状态的氢。从物理学理论研究可知,金属氢还可能在一定条件下转变为超导体。如果木星内部存在电阻为零的超导氢,就会存在巨大的电流,并由此产生高的磁场。这样就可以说明木星为什么有较高的磁场。物理学理论研究还指出,金属氢还可能是一种高温高能燃料。这样就促进了关于金属氢的探索性研究。
脉冲星与超强磁场
磁场既然是普遍存在的,那么宇宙中存在着多高的强磁场和多弱的弱磁场?它们又存在于何处?通过大量的天文观测和研究,现在认识到的最强磁场存在于脉冲星中。脉冲星又称中子星,是恒星演化到晚期的一类星体。根据天体演化过程,一般恒星演化到晚期时,由于原子核聚变产生高热能所需的核聚变物质已经用尽,热能剧减,恒星物质的引力便使星体收缩,体积变小,而恒星磁场便因恒星收缩和磁通密度变大而增强。这样,演化到晚期的恒星磁场便急剧大增。例如,演化到晚期的白矮星的磁场剧增到约103~104特[斯拉](T),而演化到晚期的脉冲星(中子星)的磁场更剧增到约108~109特[斯拉],分别比太阳磁场增加约千万到亿倍(107~108倍)和约万亿到10万亿倍(1012~1013倍)。在地球高空观测到的武仙星座X-1脉冲星(中子星)发射的X射线谱。进一步研究认识到这一发射的X射线谱是由于X-1脉冲星的电子流在磁场中的回旋运动产生的,而谱线的吸收峰便是电子流在磁场中的回旋共振峰。由回旋共振的位置(X射线的能量)便可计算出回旋共振的磁场的强度约5×108T。这样强的磁场是当今科学技术在地球上远远达不到的,科学技术在地球上所能得到的磁场的强度仅约102T,两者相差约百万倍(106倍)。
根据对各处宇宙磁场的观测,各种星体的磁场都高于星体之间的星际空间的磁场。例如,在太阳系中各行星之间的行星际磁场约为1×10-9~5×10-9特[斯拉](T),即约为地球磁场的十万分之一(10-5)。在各个恒星之间的恒星际空间的恒星际磁场,常简称星际磁场,比行星际磁场更低,大约为5×10-10~10×10-10特[斯拉](T),即约为行星际磁场十分之一(10-1),也就是约为地球磁场的百万分之一(10-6)。恒星际(空间)磁场是如何知道的,主要是应用恒星光的偏振观测和恒星射电(无线电波)的塞曼效应(即无线电波在磁场中分裂而改变频率)观测及维持银河星系结构的稳定性理论计算等来测定或估算恒星际磁场。由现代多方面的天文观测知道,由大量的恒星形成星系,例如太阳便是银河星系中的一个恒星,而银河星系以外的宇宙空间中还有更多更多的星系。星系与星系之间的空间称为星系际空间,根据多方面的天文观测的间接推算和理论估计,星系际空间的磁场约为10-13~10-12特[斯拉](T),即约为行星际磁场的万分之一到千分之一(10-3~10-2)。恒星际磁场大约相当于人的心(脏)磁场(约百亿分之一T),而星系际磁场大约相当于人的脑(部)磁场(约万亿分之一T),甚至低于脑(部)磁场。
从上面宇宙磁现象的介绍可以看出,宇宙磁现象是宇宙空间到处都存在的,而且许多宇宙磁现象还同科学研究和我们生活有着密切的关系,还有着远比我们在地球上接触到的磁场更强和更弱的磁场。
阿尔法(α)磁谱仪是199来自8年人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪。它利用强磁场和精密探测器来探测宇宙空间的反较批源防减似点物质和暗物质,探索和研究宇宙360百科物理学、基本粒子物理学和宇宙演化学的一些重大和疑难问题,例如寻找磁单极子等。最早的阿尔发磁谱仪是1轮利鸡缺银把钟998年由"发现号"航村故培甲天飞机载入太空,进行了约10天的试验性探测。这次所用的扬赶句阿尔法磁谱仪中由中国科学家设久罪对注要计制造的关键部件永磁么选裂究协长王青体系统,在"和平号"空国抓湖又天军序周积间站上拍摄的在"发现号"航天飞机上的阿尔法磁谱仪。计划在2003年将阿尔法磁谱仪送到国际空间站工作3~5年,进行较长时期对空间反物质散京义学命认地致圆跑和暗物质等的探测。阿尔法磁谱仪(英文缩写为AMS)的研制工作是利坚胶那研们伟罪由美籍华裔物理学家、1976年度诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授提出并领导的一个大型的国际合作科学研究项目,由美国和中国等10多个轻住镇市挥调决际良简封国家和地区的37个科研机构参加科研工作。其主要目的是寻找太空中的反物质和暗物质,以及解决其他一些重大科学问题。反物质是指由质量相同但电荷符号相反的反电子(即正电子)、反质子和反中子组成的反原子构成的物质,如反氦和反碳等。暗物质是指不能用光学方法探测到的物质。根据现代科学研究中的一些学垂积免盟说,宇宙中除一般见到的物质(即正物质)以外,应还存在反物质;除用光学方法探测到的一般物质以外,应还存在用光学方法探测不到的暗物质。这些物质在磁场中运动时会表现出不同的特点,因而可钢心底落均乡说跳以用探测器探测出来。阿尔法磁谱仪主要由磁系统和灵敏探测器等构成。