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天文学聚焦：探索宇宙磁流体力学磁流体力学是研究导电流体与电磁场相互作用的学科，它在天体物理学中的应用，便形成了宇宙磁流体力学（cosmic magnetohydrodynamics），是理论天体物理学的一个分支 。在电磁场中运动的导电流体，一方面受到洛伦兹力作用，同时还产生感应电动势 。前者使流体运动受到电磁场影响，后者则使电磁场又受到流体运动影响，因此形成流场与电磁场之间的耦合 。等离子体在一定条件下可以看作连续介质，磁流体力学则是研究等离子体理论的宏观方法 。实际上，磁流体力学的发展一直是与等离子体动力学的发展互相促进的 。有同名书籍 。



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天文学聚焦：探索宇宙磁流体力学宇宙中绝大部分物质都处于气体和等离子体状态 。在恒星内部，气体几乎是完全电离的 。太阳光球的电离度虽不太高，但色球和日冕的电离度几乎达到百分之百 。高温恒星周围的星际空间的气体，一般也是高度电离的 。宇宙中磁场是普遍存在的 。太阳上不仅普遍有磁场，而且在局部区域和一定时间内，磁场可以很强，如太阳黑子的磁场强度可达数千高斯 。恒星上也存在磁场，已观测到的磁变星的磁场强度可达几万高斯 。中子星的场强更大，可达1012～1014高斯 。在恒星际空间和星系际空间也存在磁场 。因此，磁场中等离子体的运动就成为天体物理研究的重要对象，而磁流体力学则是一个重要的研究工具 。
【天文宇宙 天文学聚焦：探索宇宙磁流体力学】


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天文学聚焦：探索宇宙磁流体力学磁流体力学以流体力学和电动力学为基础，把流场方程和电磁场方程联立起来，引进了许多新的特征过程，因而内容十分丰富 。宇宙磁流体力学更有其特色 。首先，它所研究的对象的特征长度一般来说是非常大的，因而电感的作用远远大于电阻的作用 。其次，其有效时间非常久，所以由电磁原因引起的某些作用力纵然不大，却能产生重大效应 。磁流体力学大体上可以和流体力学平行地进行研究，但因磁场的存在也具有自己的特点：在磁流体静力学中的平衡方程,和流体静力学相比,增加了磁应力部分，这就是产生磁约束的根据 。运动学在磁流体力学中有着不同的涵义,它研究磁场的“运动”,即在介质流动下磁场的演变 。与正压流体中的涡旋相似，磁场的变化也是由对流和扩散两种作用引起的 。如果流体是理想导体,磁力线则冻结在流体上,即在同一磁力线上的质点恒在同一磁力线上 。如果电导率是有限的,则磁场还要扩散 。



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天文学聚焦：探索宇宙磁流体力学扰动的传播与一般流体力学有很大不同 。首先，由于磁张力，冻结在流体中的磁力线象绷紧的弦一样，垂直磁力线的扰动可以沿着这种磁力线传播，形成阿尔文波,其速度为（B为基态磁感应强度;μ为流体的磁导率；ρ是流体密度）,叫作阿尔文速度 。其次,磁流体力学中声波受磁场影响将分解为快磁声波和慢磁声波两种，它们的相速度分别大于和小于阿尔文波的相速度 。这三种波的传播一般是各向异性的，它们统称为磁流体力学波 。



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天文学聚焦：探索宇宙磁流体力学无论对于平衡的不稳定性，层流转换为湍流的不稳定性或热力不稳定性，磁场的影响都会起很重要的作用 。一般来说，磁场对导电流体的运动起着像粘滞阻力一样的作用，并且使导电流体具有一定程度的刚性 。这样就会减弱任何导致不稳定的趋向 。同时，磁场的存在也将传播一些新的扰动模式 。磁流体力学湍流往往是与宇宙中磁场的产生和维持相联系的 。湍流的无规则运动一般会使磁力线伸长，而使磁场增强 。另一方面，湍流也会增加磁场的耗散率 。当然，磁场也将对湍流运动起反作用 。

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