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宇宙中有许多磁场的探测,磁场以其普遍性和难理解性在天文研究中有着重要的意义。分布于太阳和行星际空间的磁场目前有两种:大尺度磁场和小尺度磁场。前者主要指太阳普遍磁场和整体磁场,后者则主要集中在太阳表面、太阳黑子、行星际介质、网络磁场等区域。太阳活动区、谱斑区及宁静区都存在小尺度磁场。星际介质是湍动的因而任意深处的磁场都有小尺度的组成。小尺度组成的存在对于任何大尺度发电机理论的研究都是至关重要的。宁静光球层小尺度磁场也与太阳活动有着密切关系。
太阳发电机理论主要解释太阳磁场的起源和演化,是太阳物理中最基本、最重要的问题之一。对他的研究不仅具有重要的科学价值,而且对空间天气的预测和空间技术的发展也有一定的影响。本文介绍了太阳发电机的基本理论--平均场理论,并讨论了几种发电机模型。传统的发电机理论主要集中解决与大尺度磁场特征有关的活动区起源和周期性问题。而高分辨率观测发现,宁静光球层的小尺度磁场也与太阳活动有着密切关系,关于他的起源问题还没有一个很好的理论解释。
本文应用二流体理论,推导出磁场产生和维持方程。可以通过对方程的理解来理解宇宙等离子体中磁场的性质和产生问题。电子和离子被认为是两种独立的粒子流,并通过碰撞联系起来。通过推导我们发现电子和离子不同的粘滞可以很好的解释磁场自发产生问题。在较差运动等离子体中,可以推导出一种电流,这种电流是由于电子和离子不同粘滞而产生的。电子的温度高、质量小从而使它的粘滞远远大于离子的粘滞。由此而来,电子在较差运动层的速度将小于离子的速度,从而在等离子体中就会有净电流产生。该电流的大小取决于电子的温度、密度以及速度梯度V2→ν。由于在剪切层形成电流,从而有磁场产生。
通过对太阳活动区的观测发现,太阳活动区中的垂直电流jz和V2→ν相关。由此证实等离子中的电流主要来自较差运动的等离子体中。安培定律将电场和磁场紧密联系在一起,一定的电流系统本身又是一个能量输运系统,它可以将能量的产生、传输和释放过程有机的联系起来。因此根据太阳大气等离子中电流的行为研究太阳物理过程,将更加直观也更有助于我们解释太阳小尺度磁场的产生问题。