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流体及磁流体力学在天体物理中的应用

作　者: 余聪
导　师: 李焱
学　校: 中国科学院研究生院（云南天文台）
专　业: 天体物理
关键词: 周期性变化吸积磁流体振荡周期模式太阳声速自相似功率谱坍缩
分类号: P14
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

流体力学和磁流体力学在天体物理中的应用是十分广泛的。AGN中超大质量黑洞的吸积过程,星系旋臂的密度波,恒星及行星形成的吸积过程,太阳的日冕物质爆发等动力学过程的讨论都离不开流体和磁流体力学。本文着重讨论了流体和磁流体力学在日震学方面和恒星形成中吸积和外流这两方面的应用。日震学研究中人们对g模式振荡的搜寻一直抱有极大的兴趣。如果g模式确实存在,那么它就会引起太阳内部的密度,压强和温度的周期性变化。这个变化的时间尺度和g模式振荡周期相同。这种周期性的变化会导致太阳内部声速的周期性变化。声速的周期性变化会使得太阳p模式振荡频率也产生周期性变化。本文利用变分原理探讨了通过这种g模式振荡引起的p模式调频现象来寻找太阳g模式振荡的的方法。除了磁场,较差自转和随机激发外,太阳内部的g模式振荡会引起太阳p模式功率谱谱线的分裂。我们发现只有当p模式和g模式的量子数满足一定的匹配关系时,它们之间才能发生相互作用。分析表明我们有可能从足够高的频率分辨率的p模式振荡的功率谱观测资料中找到g模式振荡的。在本文的另一个工作中,我们考察了准球对称等温自引力系统的自相似磁流体动力学过程。推广了Shu（1977）提出的恒星形成中的自相似核膨胀波坍缩解（EWCS）,提出了磁化的外壳膨胀内核收缩解（mEECC）。这些解呈现出各种不同的物理行为,如核坍缩,自相似振荡,外流以及激波。我们还详细分析了在磁声速临界点处的拓扑行为。当描述磁场的参数λ越大的时候,磁化EWCS的吸积率越大。在磁冻结的近似下,外壳膨胀部分的磁场的行为遵从B ∝ r^-1的变化规律,内核坍缩时的磁场行为遵从B ∝ r^-1/2的变化规律。我们还注意到除了恒星形成外,这些解还可以运用到连接AGB阶段和行星状星云的原行星状星云阶段的某些物理过程中,超新星遗迹和星系团的某些演化阶段中。

全文目录

第一章流体及磁流体力学基本概述  7-12
  1.1 流体力学基础  7-8
  1.2 磁流体力学基础  8-12
第二章日震学的成就和基本理论  12-34
  2.1 太阳五分钟振荡的发现  13-16
  2.2 日震学的基本原理  16-17
  2.3 日震学的观测技术  17-18
  2.4 资料的归算和分析  18-19
  2.5 日震学的成就  19-28
  2.6 日震学的基本理论  28-34
    2.6.1 欧拉扰动和拉格朗日扰动  28-30
    2.6.2 恒星绝热振动方程  30-34
第三章恒星内部重力内波对声波的调频机制  34-49
  3.1 研究背景介绍  34-37
  3.2 物理模型和计算  37
  3.3 被g模式调频的p模式振动  37-42
  3.4 计算结果  42-47
  3.5 讨论和总结  47-49
第四章恒星形成中的吸积过程  49-72
  4.1 分子云  49-51
  4.2 年轻恒星  51-53
  4.3 原恒星  53-59
  4.4 长波发射: 尘埃包层和盘  59-63
  4.5 盘的成像  63
  4.6 盘吸积  63-72
第五章自相似磁流体核坍缩外壳膨胀解及应用  72-95
  5.1 研究背景介绍  72-73
  5.2 物理问题的自相似磁流体方程  73-75
  5.3 自相似磁流体方程的基本分析  75-80
  5.4 方程的数值解  80-92
  5.5 讨论和总结  92-95
第六章展望  95-96
致谢  96-97
参考文献  97-113

流体及磁流体力学在天体物理中的应用

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