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弓形震波

指数 弓形震波

弓形激波(Bow shock)是太阳风与行星的磁层顶相遇处形成的激波。一个已经被深入研究的例子是太阳风与地球磁场相遇时形成的弓形激波。地球的弓形激波距离地球大约9万公里,厚度大约为100-1000公里 弓形激波的判别条件是此处流体的整体速度从超音速降低到亚音速以下。等离子体的声速为 其中cs为声速,\gamma是等压热容与等体热率之比,p是压强,\rho是等离子体的密度。 太阳风中的带电粒子沿着螺旋性的轨迹沿磁力线运动,它们围绕磁力线的运动类似于普通气体当中的热运动,平均热运动的速度近似为声速。在弓形激波处整体速度降低到粒子围绕磁力线的运动速度以下。 人们设想太阳在星际介质中运动时同样会形成弓形激波,这种假设的前提是星际介质相对于太阳的运动速度是超声速的,因为太阳风就在以超声速从太阳表面吹出。在日球顶处星际介质与太阳风的压力达到平衡,太阳风在终端激波处降为亚音速。弓形激波的位置距离太阳大约230天文单位。 赫比-阿罗天体周围也存在弓形激波。由于它们的星风与星际介质的相互作用更为剧烈,它们的弓形激波是可以在可见光波段观测到的。.

12 关系: 場線天文單位太阳太阳风等离子体终端激波行星超音速赫比格-哈羅天體激波星际物质日鞘

場線

場線是由向量場和初始點設定的軌跡。在空間裏,向量場在每一個位置,都設定了一個方向。只要按照向量場在每一個位置所指的方向來追蹤路徑,就可以素描出正確的場線。更精確地說,場線在每一個位置的切線必須平行於向量場在那一個位置的方向。 在空間內,由於,伴隨著每一個點的向量,組合起來,構成了向量場,場線可以說是一個專為向量場精心打造的顯像工具,能夠清楚地顯示出向量場在每一個位置的方向。假若向量場描述的是一個速度場,則場線跟隨的是流體的流線。在磁鐵的四周灑散鐵粉,可以清楚地顯示出磁場的磁場線。靜電荷的場線稱為電場線,從正電荷往外擴散,朝著負電荷聚集。 對於一個向量場,假若能夠完整地描述其所有的場線,那麼,這向量場在每一個位置的方向已完全地被設定了。為了同時表示出向量場的大小值,必須變化場線的數量,使得場線在任意位置的密度等於向量場在那位置的大小值,也就是說單位面積所含的場線越多,則向量場越強,反之則向量場越弱。 場線的圖案能夠用來表達某些重要的向量微積分概念。場線從某一個區域的往外擴散或往內聚斂可以表達散度。場線的螺旋圖案可以表達旋度。 雖然大多數時候,場線只是一個數學建構,在某些狀況,場線具有實際的物理意義。例如,在電漿物理學裏,處於同一條場線的電子或離子會強烈地相互作用;而處於不同場線的粒子,通常不會相互作用。 1851年,法拉第提出了場線的概念。.

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天文單位

天文單位(縮寫的標準符號為AU,也寫成au、a.u.或ua)是天文學上的長度單位,曾以地球與太陽的平均距離定義。2012年8月,在中国北京举行的国际天文学大会(IAU)第28届全体会议上,天文学家以无记名投票的方式,把天文单位固定为149,597,870,700米。新的天文单位以公尺来定义,而公尺的定义来源于真空中的光速,也就是说,天文单位现在不再与地球與太阳的實際距离挂钩,而且也不再受时间变化的影响(虽然天文单位最初的来源就是日地平均距离)。 國際度量衡局建議的縮寫符號是ua,但英語系的國家最常用的仍是AU,國際天文聯合會則推薦au,同時國際標準ISO 31-1也使用AU,后来的國際標準ISO 80000-3:2006又改成了ua。通常,大寫字母僅用於使用科學家的名字命名的單位符號,而au或a.u.也可以是原子單位或是任意單位;但是AU被廣泛的地區使用作為天文單位的符號。以1天文單位距離的值為單位的天文常數的值會以符號A標示。.

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太阳

太陽或日是位於太陽系中心的恆星,它幾乎是熱電漿與磁場交織著的一個理想球體。其直徑大約是1,392,000(1.392)公里,相當於地球直徑的109倍;質量大約是2千克(地球的333,000倍),約佔太陽系總質量的99.86% ,同時也是27,173,913.04347826(約2697.3萬)倍的月球質量。 从化學組成来看,太陽質量的大約四分之三是氫,剩下的幾乎都是氦,包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質量少於2% 。 太陽的恆星光譜分類為G型主序星(G2V)。雖然它以肉眼來看是白色的,但因為在可见光的頻譜中以黃綠色的部分最為強烈,從地球表面觀看時,大氣層的散射使天空成為藍色,所以它呈現黃色,因而被非正式地稱為“黃矮星” 。 光譜分類標示中的G2表示其表面溫度大約是5778K(5505°C),V则表示太陽像其他大多數的恆星一樣,是一顆主序星,它的能量來自於氫融合成氦的核融合反應。太陽的核心每秒鐘聚变6.2億噸的氫。太陽一度被天文學家認為是一顆微小平凡的恆星,但因為銀河系內大部分的恆星都是紅矮星,現在認為太陽比85%的恆星都要明亮。太陽的絕對星等是 +4.83,但是由于其非常靠近地球,因此从地球上看来,它是天空中最亮的天體,視星等達到−26.74。太陽高溫的日冕持續的向太空中拓展,創造的太陽風延伸到100天文單位遠的日球層頂。這個太陽風形成的“氣泡”稱為太陽圈,是太陽系中最大的連續結構。 太陽目前正在穿越銀河系內部邊緣獵戶臂的本地泡區中的本星際雲。在距離地球17光年的距離內有50顆最鄰近的恆星系(最接近的一顆是紅矮星,被稱為比鄰星,距太阳大約4.2光年),太陽的質量在這些恆星中排在第四。 太陽在距離銀河中心24,000至26,000光年的距離上繞著銀河公轉,從銀河北極鳥瞰,太陽沿順時針軌道運行,大約2.25億至2.5億年遶行一周。由於銀河系在宇宙微波背景輻射(CMB)中以550公里/秒的速度朝向長蛇座的方向運動,这两个速度合成之后,太陽相對於CMB的速度是370公里/秒,朝向巨爵座或獅子座的方向運動。 地球圍繞太陽公轉的軌道是橢圓形的,每年1月離太陽最近(稱為近日點),7月最遠(稱為遠日點),平均距離是1.496億公里(天文学上稱這個距離為1天文單位) 。以平均距離算,光從太陽到地球大約需要经过8分19秒。太陽光中的能量通过光合作用等方式支持着地球上所有生物的生长 ,也支配了地球的氣候和天氣。人类從史前時代就一直認為太陽對地球有巨大影響,有許多文化將太陽當成神来崇拜。人类對太陽的正確科學認識進展得很慢,直到19世紀初期,傑出的科學家才對太陽的物質組成和能量來源有了一點認識。直至今日,人类对太阳的理解一直在不断进展中,还有大量有关太陽活动机制方面的未解之謎等待着人们来破解。 現今,太陽自恆星育嬰室誕生以來已經45億歲了,而現有的燃料預計還可以燃燒50億年之久。.

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太阳风

太陽風(solar wind)特指由太阳上層大氣射出的超高速等离子体(带电粒子)流。非出自太陽的类似带电粒子流也常稱爲“恆星風”。 在太陽日冕层的高温(几百万開氏度)下,氢、氦等原子已经被電離成帶正電的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快,以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太陽的外围,形成太陽風。 太陽風的速度一般在200-800km/s。 一般認為在太阳极小期,從太陽的磁場极地附近吹出的是高速太陽風,從太陽的磁场赤道附近吹出的是低速太陽風。太陽的磁場的活动是會變化的,週期大約為11年。 太陽風一词是在1950年代被尤金·派克提出。但是直到1960年代才證實了它的存在。長期觀測發現,當太陽存在冕洞時,地球附近就能觀測到高速的太陽風。因此天文学家認為高速太陽風的產生與冕洞有密切的關係。太阳表面的磁场及等离子体活动对地球有很重要的影响。当太阳发生强烈的活动时,大量的带电粒子随着太阳风吹向地球的两极,就会在两极的电离层引发美丽的极光。.

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等离子体

--(又稱--)是在固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態,其特性與前三者截然不同。 氣體在高溫或強電磁場下,會變為等離子體。在這種狀態下,氣體中的原子會擁有比正常更多或更少的電子,從而形成陰離子或陽離子,即帶負電荷或正電荷的粒子。氣體中的任何共價鍵也會分離。 由於等離子體含有許多載流子,因此它能夠導電,對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣,等離子體的形狀和體積並非固定,而是會根據容器而改變;但和氣體不一樣的是,在磁場的作用下,它會形成各種結構,例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。 等離子體是宇宙重子物質最常見的形態,其中大部分存在於稀薄的星系際空間(特別是星系團內介質)和恆星之中。.

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终端激波

终端激波(termination shock)是太阳风由于接触到星际介质而开始减速的区域,是受太陽影響的空間中最外圍的邊界。在终端激波处,太陽風內的粒子與星際介質發生--,速度由每小时70-150万英里的速度迅速降低到亞音速以下,发生壓縮,温度升高,磁場也发生了變化。终端激波的位置距离太阳约75-90天文单位,并随着耀斑等太阳活动的不同而改变。 激波的出現是因為太陽風中的顆粒速度由400公里/秒降低至大約0.33公里/秒(聲音在空氣中的速度)以下造成的(不能忽略密度對實際速度的影響)。星際介質的密度雖然很低,仍會對太陽風產生一個固定的壓力,而來自太陽風的壓力會以與太陽距離平方的倒數逐漸減弱。當太陽風遠離太陽到足夠遠的距離後,星際介質的壓力變得足夠讓太陽風的速度降至音速之下,這就形成了震波。 在地球上也能觀察到其他形式的終端震波,或許最容易看見的就是經由水閥落入水槽中的水流。擊中水槽底部的水,是水流中速度最高的,並且高於已經存在水槽中的波速,在表面形成淺碟狀、迅速散開的水流(類似於稀薄的超音速太陽風)。環繞在淺碟的周圍,是由水形成的震波前緣或水牆,在震波前緣之外,水的移動速度比當地的波速還慢(類似以音速的星際介質)。 在背離太陽的方向上,終端震波跟隨在日球層頂之後,這是太陽風的粒子被星際介質擋住的地方,然後弓形震波通過之後,來自星際介質的粒子就不會再被激發了。 有证据显示,-zh-hans:旅行者1号; zh-hant:航海家一號;-探测器于2004年12月份飞抵距太阳94天文单位处,探测器上的仪器读数发生了变化,表明它已经穿越了太阳的终端激波。而结合旅行者2号的数据表明,终端激波的形状可能是不规则的,在太阳的北半球稍微凸起,而在南半球稍微凹陷一些。在星际边界探测器(IBEX)的任務中,將試著收集更多有關於太陽系的終端震波資料。.

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行星

行星(planet;planeta),通常指自身不發光,環繞著恆星的天體。其公轉方向常與所繞恆星的自轉方向相同(由西向東)。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大(相對於月球)且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。2007年5月,麻省理工學院一組空间科學研究隊發現了已知最熱的行星(2040攝氏度)。 隨著一些具有冥王星大小的天體被發現,「行星」一詞的科學定義似乎更形迫切。歷史上行星名字來自於它們的位置(与恒星的相对位置)在天空中不固定,就好像它們在星空中行走一般。太陽系内肉眼可見的5顆行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已經被人類發現了。16世紀後日心说取代了地心说,人類瞭解到地球本身也是一顆行星。望遠鏡被發明和萬有引力被發現後,人類又發現了天王星、海王星,冥王星(2006年后被排除出行星行列,2008年被重分類為类冥天体,属于矮行星的一种)還有為數不少的小行星。20世紀末人類在太陽系外的恆星系統中也發現了行星,截至2013年7月12日,人類已發現2000多顆太陽系外的行星。.

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超音速

超音速()簡單說,是指超過環境中音速的速度。在海平面高度,氣溫攝氏空氣中,音速大約是343米/秒(約等於1,125呎/秒、768英里/小時或1,235千米/小時),換算驗證,如。 音速,基本單位定義為1馬赫(Mach),因此,超音速常以音速倍數——馬赫數為量度單位。超過5馬赫的速度有時候稱為超高音速()。物體--有一些部份(例如轉子葉片的末梢)其周遭空氣是超過音速的情形稱為穿音速();出現這種情況,常見的物體速度值是介於0.8馬赫與1.2馬赫之間。單位換算,如。 聲音是在彈性介質中行進的振動(壓力波)。在氣體中,聲波是一種縱波,以不同速度行進,其中最相關的影響因素是氣體的分子量與溫度(氣體壓力影響較小)。既然氣體溫度與組成隨著海拔改變甚鉅,飛行器的馬赫數可以在空速未有改變下有所變動。在室溫的水中,速度超過可被視為超音速。在固體中,聲波可以是縱波或橫波,而且傳播速度更快。.

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赫比格-哈羅天體

赫比格-哈羅天體(Herbig-Haro object或HH天體)是宇宙中由新生恆星所形成、狀似星雲的天體。新誕生的恆星以秒速將近數百公里的高速不斷噴出氣體,這些氣體會與恆星周圍的氣體雲和灰塵雲激烈碰撞、產生光芒。赫比格-哈羅天體普遍存在於恆星生成區,在單一新生恆星的極軸附近常可見到排成一列的多個赫比格-哈羅天體。 赫比格-哈羅天體是相當短暫的天文現象,不會持續超過數千年。在氣體持續發散至星際物質中時,赫比格-哈羅天體也就漸漸模糊不可見。哈伯太空望遠鏡觀察了數個複雜的HH天體,其中有些正在消逝,另外一些因為與星際物質的碰撞漸趨激烈而越來越明亮。 HH天體最早在19世紀由美國天文學家舍本·衛斯里·伯納姆(Sherburne Wesley Burnham)所觀測,但當時被紀錄為一發射星雲。直到1940年代,美國天文學家喬治·赫比格與墨西哥天文學家吉列爾莫·哈羅才開始分別對HH天體展開研究,並確認了HH天體是恆星演化的過程。如今赫比格-哈羅天體即是為紀念兩人的貢獻而命名。.

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激波

震波(Shock Wave),又譯衝擊波、駭波或激波,属于紊流的一种传播形式。如同其他通常形式下的波动,激波也可以通过介质传输能量。在某些不存在物理介质的特殊情况下,激波可以通过场,如电磁场来传输能量。激波的主要特点表现为介质特性(如压力、温度、或速度)在激波前后发生了一个像正的阶梯函数般的突然变化。与此相应的负的阶跃则为膨胀波。声学激波其速度一般高于通常波速(在空气中即音速)。 激波随距离的增加耗散很快,與孤波(另一种形式的非线性波)不同。而且,膨胀波总是伴随着激波,并最终与激波合并。这部分抵消了激波的影响。声爆,一种超音速飞机通过时产生的声学现象,即是由激波——膨胀波对的耗散和湮灭所产生的。.

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星际物质

星際物質(缩写为ISM)是存在於星系和恆星之間的物質和輻射場(ISRF)的总称。星際物質在天文物理的準確性中扮演著關鍵性的角色,因為它是介於星系和恆星之間的中間角色。恆星在星際物質密度較高的分子雲中形成,並且經由行星狀星雲、恆星風、和超新星獲得能量和物質的重新補充。換個角度看,恆星和星際物質的相互影響,可以協助測量星系中氣體物質的消耗率,也就是恆星形成的活耀期的時間。 以地球的標準,星際物質是極度稀薄的電漿、氣體、和塵埃,是離子、原子、分子、塵埃、電磁輻射、宇宙射線、和磁場的混合體。物質的成分是99%的氣體和1%的塵埃,充滿在星際間的空間。這種極端稀薄的混合物,典型的密度從每立方公尺只有數百到數億個質點,以太初核合成的結果來看氣體的成分,在數量上應該是90%氫和10%的氦,和其他微跡的「金屬」(以天文學說法,除氢和氦以外的元素都是金屬)。 2013年9月12日,美国航空航天局正式宣布,旅行者1号在2012年8月25日已经达到了星际物质(ISM),使其成为第一个这样做的人造物体。星际等离子体和灰尘会被研究直到任务结束的2025年。.

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日鞘

日鞘(heliosheath)是在日球層頂和終端震波之間的區域,是太陽系外面的邊界,分布在太陽風創造出的氣泡邊緣。 日鞘與太陽的距離在80到100天文單位,目前还处于工作状态的旅行者1号和旅行者2号正在对日鞘进行研究。 在2005年5月,美国宇航局宣布航海家一號已經在2004年12月(距離太陽94天文單位的地方)越過終端震波進入日鞘中,而在稍早的2002年8月,在距離85天文單位的報告,则言之過早了。 航海家二號於2007年八月跨越終端震波並進入日鞘。.

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