星球自转与两极磁场的关系
几乎所有的星球都在自传,自传所环绕的中心线就是自转轴,自转轴与星球表面相交的地点就是极点,这意味着几乎所有的星球都有两个天然的极点,地球的这两个天然极点被称为南北两极,其它星球也可以有类似称呼。
几乎所有星球都有或强或弱的磁场,其内部局部地区也有小区域的磁场,其总体往往会呈现一个与星球两极方向一致的磁场,这称为普遍磁场。比如,地球的普遍磁场,其南北两极点的连线与地球自转轴有一个小的夹角。同理,木星、土星也有类似的磁场。其磁场的两极连线也与自转轴有一个小夹角。也就是说,几乎所有星球的普遍磁场都与自转轴关系密切,也就是说,这个普遍磁场的方向是由自转轴方向决定的。这意味着,星球普遍磁场的产生与星球自传具有共同的起源或一定的因果关系。此时,我们倾向于二者具有一定的因果关系,而不是共同的来源。
木星的普遍磁场是太阳系行星中最强大的,这来源于木星较快的自转速度快(是地球自转速度的2倍多),以及内部的高温。土星自转速度类似于木星,但是质量比木星小一些,内部温度低一些。普遍磁场就小了许多,不过要比地球的普遍磁场大。太阳也有普遍磁场,虽然太阳内部温度更高,热运动更强烈,但是由于太阳自转角速度较小,因此,其普遍磁场却并不大。
在太阳系之外,有磁场强度极大的星球,比如高速自转的中子星。中子星继承了塌缩星球之前的角动量和大部分质量,由于体积很小,因此,角速度非常大,可以达到每秒十圈的水平。一二十千米的中子星直径,其表面线速度可以达到几百千米每秒。这样的速度也不算什么,毕竟地球环绕太阳的线速度就达到了30千米每秒的水平,太阳系环绕银河系中心的线速度达到了二百千米每秒的水平。太阳在环绕银河系中心的过程中,产生的磁场不知道有多大?也不知道有人谈这个问题了吗?应该是不大,或者难以感觉。如果是不大的话,说明,星球自转决定的普遍磁场的强度主要是取决于自转的角速度,而不是自转的线速度。这应该也是可以理解的,星球自转决定普遍磁场的原理是星球自转携带电量运动,直线匀速运动的电场,类似于静电场,只有存在加速度的电场,才会产生磁场,也就是变化的电场才会产生磁场,所谓的变化的电场就是有加速度的电场(这包括加速运动或减速运动的电场以及运动方向改变的电场)。
中子星由于自转加速度很大,因此,其携带的电量的电场方向在迅速改变,这意味着其电场变化速度快,自然可以产生较大磁场。这个磁场是普遍磁场的最初动力来源,这个磁场会促使中子星内部无序分布的磁场有序化。无序磁场被有序化的过程中,普遍磁场越来越强大,促进磁场分布有序化的能力越来越大,这是个良性循环,最终形成强大的普遍磁场。这就是普遍磁场的两极连线总是与自转轴接近平行的原因,这也是普遍磁场与自转的因果关系。
中子星高速自转诱发的强大磁场,其强度也存在一定的变化。变化的磁场会产生变化的电场,然后如此循环,这就是电磁波。同理,地球两极磁场的变化也会产生电磁波,不过由于磁场强度太小,磁场强度的变化自然就更小了,其产生的电磁波会很微弱,且波长很长。中子星这样的脉冲星辐射的强大电磁波来源于中子星两极地区强大磁场强度的波动变化产生的强大电磁波,这与普通的热运动产生的电磁波模式不一样,这是在中子星两极地区上空通过磁感应产生的电磁波。中子星内部的热运动产生的电磁波,很难穿越出来,如果穿越出来方向也会是杂乱无章的,类似于恒星的发光,不会呈现方向集中的喷发模式。
太阳耀斑的磁场强度也很大,耀斑附近的电磁波应该有一部分就是磁场变化产生的。
我们可以做一个小结。中子星在两极地区辐射的强大电磁波,来源于中子星强大磁场的强度波动。星球普遍磁场的强度一般与星球的自转角速度成正向关系,与星球内部的温度成正向关系。
并且,星球普遍磁场的方向由星球自转轴决定,也就是星球普遍磁场的两极与自转轴的两极是基本一致的。
下面继续解释自转与两极磁场的关系。星球的自转起着矫正星球内部磁场方向的作用。星球自转角速度越大,矫正能力越强大。越能把星球内部杂乱分布的磁场同向化。比如太阳这样的星球,物质处于等离子化状态,温度很高,内部物质运动很强烈,杂乱无章运动的较强磁场很多。但是由于太阳自传速度很慢,因此,矫正杂乱无章运动的磁场能力不强,因此,导致太阳的普遍磁场不大。而中子星的情况就不一样了,首先中子星内部温度更高,物质运动速度更大,其内部的物质运动形成的小磁场更为强大。在中子星高速自转条件下,这些杂乱无章的小磁场被同向化了,因此,呈现出了强大的普遍磁场。
星球的自传为何能矫正内部的小磁场的方向,让其同向化呢?这就来源于自转可以让电量运动,形成了因为自转而产生的额外磁场,这个额外磁场可以影响星球内部杂乱无章的小磁场,从而使其方向一致化,这逐渐一致化的磁场进一步增强了普遍磁场,如此良性循环,最终形成了与星球自转轴一致的磁场。也就是说自转速度越大,由此产生的额外磁场就越大,自然是影响其它磁场的能力就越强,也就是矫正其它磁场方向的能力就越强。越有利于最终产生方向有序的普遍磁场。
中子星强大的自传速度促使其赤道区域存在强大的离心力,导致中子星形状两极较扁,中间明显鼓起。这样的形状导致了中子星内部的物质流动,物质从两极地区向中子星中心流动,然后从赤道地区冒出。构成了这个环流,这个环流也会诱发稳定的磁场,这个磁场强度也会变化,其也会产生电磁波。因此,中子星赤道地区也会辐射较强的电磁波。
中子星是什么?
中子星是中子构成的星球,由于引力太大,无法存在原子,一部分电子被压缩到质子里面,成为中子。一部分中子星应该就是原子核星球,电子被压缩到原子核附近,电子实际上依然独立存在,只是距离原子核很近而已。这样的类似星球的一部分被称为白矮星,密度很大。
脉冲星这样的中子星,应该都是电子独立存在的星球,或者是电子大量独立存在的星球。至少应该是电量独立存在的星球,这样才能产生磁场。如果电子被彻底压缩到质子内部,并且完全中和,就不会产生电磁波了。
估计,一部分质量更大的中子星,也就是接近黑洞质量的中子星,电子可能会被完全压缩到质子内部,这样的中子星也许就不会发射电磁波了,也就形不成脉冲星了。大部分中子星都是脉冲星,一部分中子星是微弱的脉冲星。微弱的脉冲星,我们地球人当然感觉不到这样的中子星的脉冲。
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