地磁场和磁層頂

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地磁场和磁層頂之间的区别

地磁场 vs. 磁層頂

地磁場是源自於地球內部，並延伸到太空的磁場。磁場在地表上的強度在25－65微特斯拉（即0.25至0.65高斯）之間。粗略地說，地磁場是一個與地球自轉軸呈11°夾角的磁偶極子，相當於在地球中心放置了一個傾斜了的磁棒。目前的地磁北極位於北半球的格陵蘭附近，實際上它是地磁場的南極，而地磁南極則是地磁場的北極。地核向外散發熱量時，引起外核中熔融鐵的對流運動，進而產生電流，地磁場即是此電流所致。這種使天體磁場形成的原理，稱為發電機理論。 南北磁極通常位於地理極附近，但其位置在地質時間尺度上可以有較大的變化。這種變化極其緩慢，不足以干預指南針的日常使用。不過，平均每幾十萬年會發生一次地磁逆轉，即南北磁極突然（與地質時間尺度相比較）互相換位。每次逆轉都會在岩石中留下印跡，這對古地磁學研究十分重要。以此所得的數據有助科學家了解大陸和海床的板塊運動。 磁層指的是地磁場在電離層以上的影響範圍。它能夠向太空延伸幾萬公里，並且阻止太陽風和宇宙射線中的帶電粒子損毀地球大氣上層，因此使得阻擋紫外線的臭氧層不致消失。. 磁顶，又称磁层顶。主要指地球磁场与太阳风作用形成的磁层的边界层。当然也可指一切磁化行星与恒星风作用形成磁层的边界。磁层顶外侧一直到弓形震波处被称磁层鞘。磁层顶内侧是磁层的边界层。.

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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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。.

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