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拉莫爾進動,原子核的旋磁比是什么

來源:整理 時間:2023-08-20 03:52:18 編輯:智能門戶 手機版

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1,原子核的旋磁比是什么

在磁共振術(shù)語中,旋磁比定義為原子在磁場中進行拉莫爾進動時的角頻率與磁感應(yīng)強度 (magnetic flux density)之比,符號用γ表示,單位為rad·s-1·T-1。 計算公式:γ=ω/B (ω:原子在磁場中進行拉莫爾進動時的角頻率;B:磁感應(yīng)強度)

原子核的旋磁比是什么

2,拉莫爾進動往哪個方向

拉莫爾是圍繞外磁場方向進動。拉莫爾進動是指電子、原子核和原子的磁矩在外部磁場作用下的進動。在磁場作用下,原子核將受到一個垂直于μ與B形成平面的力矩T,在力矩T的作用下自旋角動量P的方向會連續(xù)發(fā)生變化,原子核既自旋,又圍繞外磁場方向發(fā)生的進動。拉莫爾進動簡介:這是1897年由約瑟夫·拉莫爾爵士(1857—1942年)首先推論的。應(yīng)用于磁通密度為B的磁場中,一電子繞原子核作軌道運行,該進動頻率為eB/4πmvμ。拉莫爾進動也可以解釋抗磁性的成因,外加磁場情況下,電子的角動量L將以外磁場B的方向為軸回旋,而進動的回轉(zhuǎn)方向由角動量的增量dL或磁力矩MB的方向決定。以上內(nèi)容參考 百度百科-拉莫爾進動

拉莫爾進動往哪個方向

3,計算氫核在2T磁場中拉莫爾旋進的頻率

具有自旋與磁矩特性的磁性核處于磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中時,若此原子核的磁矩μ與B的方向不同時,在磁場作用下,原子核將受到一個垂直于μ與B形成平面的力矩T,在力矩T的作用下自旋角動量P的方向會連續(xù)發(fā)生變化,但大小保持不變,自旋核將發(fā)生像陀螺受重力作用是一樣的進動。原子核既自旋,又圍繞外磁場方向發(fā)生的進動也成為拉莫爾進動。
很簡單 進行生化反應(yīng)

計算氫核在2T磁場中拉莫爾旋進的頻率

4,拉莫爾進動

證明拉莫爾進動頻率為 磁場產(chǎn)生的力矩為由牛頓第二定律的力矩形式 可得角動量的變化垂直于角動量,證明只是方向改變,大小不變。 拉莫爾進動頻率為 由圖像分析可知最終得到任何兩態(tài)系統(tǒng)都可以表示為 其中, 這種替換沒有丟掉任何信息。 可以看出,系統(tǒng)的狀態(tài)可以由Bloch球中的單位向量 表示。由該單位向量在z軸的投影容易反推出處于哪種狀態(tài)的概率。 ps:若推廣到混合系綜,總的密度算符為純態(tài)密度算符的系綜平均。系統(tǒng)哈密頓量為 由薛定諤方程 當(dāng)哈密頓量不含時,可得態(tài)的時間演化為 其中,時間演化算符為 因此,密度算符為 其中, ,在Bloch球中繞z軸旋轉(zhuǎn)的矩陣為 因此,從兩態(tài)系統(tǒng)來看,磁場對自旋的作用同樣是以拉莫爾頻率 繞著磁場方向進動。

5,相鄰原子磁等價的核的數(shù)目是什么

一般都是指相鄰的碳上H的數(shù)目。 例如,對乙醚而言, 甲基相鄰的原子磁等價的核數(shù)目是2, 而乙基CH2的相鄰原子磁等價的核數(shù)目是3。
在磁共振術(shù)語中,旋磁比定義為原子在磁場中進行拉莫爾進動時的角頻率與磁感應(yīng)強度(magnetic flux density)之比,符號用γ表示,單位為rad·s-1·t-1。 計算公式:γ=ω/b(ω:原子在磁場中進行拉莫爾進動時的角頻率;b:磁感應(yīng)強度)

6,質(zhì)子會產(chǎn)生拉莫爾進動嗎

在物理學(xué)中,拉莫爾進動(英語:Larmor precession,以約瑟夫·拉莫爾的名字命名)是指電子、原子核和原子的磁矩在外部磁場作用下的進動。外部磁場對磁矩施加了一個力矩:?其中?為力矩,?為角動量,?為外部磁場,?為矢量積,?為旋磁比,它是磁矩與角動量矢量的比值,角動量?繞外磁場方向進動,其角頻率稱為拉莫爾頻率:?其中?為角頻率,B為磁感應(yīng)強度。Lev Landau and Evgeny Lifshitz在一篇1935年出版的著名論文中預(yù)言了由于拉莫爾進動導(dǎo)致的鐵磁共振的存在,這在1946年被J. H. E. Griffiths(英國)和E. K. Zavoiskij (蘇聯(lián))各自獨立通過實驗證實。拉莫爾進動對于核磁共振至關(guān)重要。[1]約瑟夫·拉莫爾約瑟夫·拉莫爾(英語:Joseph Larmor,1857年7月11日-1942年5月19日),出生于愛爾蘭安特里姆郡利斯本,愛爾蘭物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家,在電學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)以及電子理論方面都有貢獻。他最有影響力的著作是發(fā)表于1900年的理論物理書籍《以太和物質(zhì)》(Aether and Matter)。

7,應(yīng)用質(zhì)子磁力儀測定標(biāo)本磁性參數(shù)的梯度方式與總場方式有何異同 搜

質(zhì)子磁力儀(proton precession magnetomete)r,它利用靜態(tài)激發(fā)質(zhì)子在地磁場內(nèi)的拉莫爾進動效應(yīng)測量磁場。其工作原理是根據(jù)礦石中有用礦物質(zhì)具有磁性或有磁性礦物與之共生的特點,進行直接找礦,或根據(jù)礦體在成因或空間上與某些磁性地質(zhì)體構(gòu)造有關(guān)的特點,進行間接找礦。這些礦包括鐵礦、鉛鋅礦、銅礦等。在找礦工作中,用重慶奔騰質(zhì)子磁力儀進行高精度磁測磁參數(shù)測定過程中,發(fā)現(xiàn)利用質(zhì)子磁力儀測定巖(礦)石標(biāo)本磁參數(shù)時,按過去介紹的方法測定、計算的磁化率、剩余磁化強度普遍比實際值偏大一到十幾倍。針對這一問題,本文對該測定方法的計算公式、儀器測量原理等方面進行了分析研究,初步分析產(chǎn)生偏差的原因可能是:該方法用磁感強度的垂直梯度代替磁感強度,兩者的物理實質(zhì)不同,可能導(dǎo)致誤差;質(zhì)子磁力儀探頭中極化磁場對待測標(biāo)本有磁化作用。進而用質(zhì)子磁力儀與刃口式垂直磁秤對不同的幾種巖(礦)石標(biāo)本進行了磁性測定,對測定的結(jié)果進行對比研究后,確定了產(chǎn)生...
任務(wù)占坑

8,圓電流的磁矩大小與什么有關(guān)

圓電流的磁矩大小與什么有關(guān)拉莫爾進動約瑟夫·拉莫爾爵士提出的物理學(xué)拉莫爾進動是指電子、原子核和原子的磁矩在外部磁場作用下的進動。這是1897年由約瑟夫·拉莫爾爵士(1857—1942年)首先推論的?;拘畔⒅形拿?拉莫爾進動外文名 Larmor precession提出者 約瑟夫·拉莫爾爵士學(xué)科 物理學(xué)應(yīng)用 抗磁性時間 1897提出時間 1897年收起基本介紹拉莫爾進動Larmor precession是指電子、原子核和原子的磁矩在外部磁場作用下的進動。這是1897年由約瑟夫·拉莫爾爵士(1857—1942年)首先推論的。應(yīng)用于磁通密度為B的磁場中,一電子繞原子核作軌道運行,該進動頻率為,式中e和m分別為電子的電荷和質(zhì)量,μ為導(dǎo)磁率,v為電子的速度。該頻率被稱為拉莫爾頻率。具有自旋與磁矩特性的磁性核處于磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中時,若此原子核的磁矩μ與B的方向不同時,在磁場作用下,原子核將受到一個垂直于μ與B形成平面的力矩T,在力矩T的作用下自旋角動量P的方向會連續(xù)發(fā)生變化,但大小保持不變,自旋核將發(fā)生像陀螺受重力作用是一樣的進動。原子核即自旋,又圍繞外磁場方向發(fā)生的進動也成為拉莫爾進動。

9,磁共振是什么意思

原來叫核磁共振,就是在你身體上施加一個磁場,使你身體里的氫原子核都朝向磁場方向,然后撤掉這個磁場,捕捉這些原子核返回原來狀態(tài)所釋放出的能量,由此就知道你身體里的水份分布了,因為不同臟器的水含量都不同,所以就能清晰的區(qū)分出不同臟器了,說白了就是個水成像。
磁共振的序列比如 t1、t2、pdw等都是由tr、te時間來決定的,一般短tr、短te為t1wi;長tr、長te為t2wi??刹殚?教科書 《醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)》
磁共振指的是自旋磁共振(spin magnetic resonance)現(xiàn)象。其意義上較廣,包含有核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)、電子順磁共振(electron paramagnetic resonance, EPR)或稱電子自旋共振(electron spin resonance, ESR)。用于醫(yī)學(xué)檢查的主要是磁共振共像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)?;驹怼 〈殴舱?(回旋共振除外)其經(jīng)典唯象描述是:原子、電子及核都具有角動 磁共振量,其磁矩與相應(yīng)的角動量之比稱為磁旋比γ。磁矩M 在磁場B中受到轉(zhuǎn)矩MBsinθ(θ為M與B間夾角)的作用。此轉(zhuǎn)矩使磁矩繞磁場作進動運動,進動的角頻率ω=γB,ωo稱為拉莫爾頻率。由于阻尼作用,這一進動運動會很快衰減掉,即M達到與B平行,進動就停止。但是,若在磁場B的垂直方向再加一高頻磁場b(ω)(角頻率為ω),則b(ω)作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使M離開B,與阻尼的作用相反。如果高頻磁場的角頻率與磁矩進動的拉莫爾(角)頻率相等ω =ωo,則b(ω)的作用最強,磁矩M的進動角(M與B角的夾角)也最大。這一現(xiàn)象即為磁共振。話說,我其實一直以為百度很全能來著……
共振就是激勵和物體固有頻率一致的時候能量交換最大, 磁共振就是物質(zhì)在磁場中 射頻激勵與物質(zhì)中的核發(fā)生能量交換 ,核偏離原來的位置,當(dāng)撤去激勵的時候核會恢復(fù)到原來的位置并釋放能量,通過接受能量來定位原子的位置進而成像。

10,地磁場的發(fā)現(xiàn)

中國宋代科學(xué)家沈括(1034——1094)在公元1086年寫的《夢溪筆談》中,最早記載了地磁偏角“方家(術(shù)士)以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也”。沈括是歷史上第一個從理論高度來研究磁偏現(xiàn)象的人。提出較系統(tǒng)的原始理論的是英國人吉爾伯特。他在1600年著的《磁體》一書中,把當(dāng)時許多有關(guān)磁體性質(zhì)的事實都記了下來,同時創(chuàng)造性地作了劃時代的實驗:把一塊天然磁石磨制成一個大磁球,用小鐵絲制的小磁針裝在樞軸上,放到該磁球附近,在這磁球面上發(fā)現(xiàn)小磁針的各種行為與我們在地球上看到指南針的行為完全一樣。吉爾伯特用石筆把小磁針排列的指向標(biāo)出一條條線,畫成許多子午圈,與地球經(jīng)線相像,也有一條赤道,小磁針在赤道上則平行于球面。因此吉爾伯特提出了一個理論:認為地球本身就是一塊巨大的磁石,磁子午線匯交于地球兩個相反的端點即磁極上。 地球存在磁場的原因還不為人所知,普遍認為是由地核內(nèi)液態(tài)鐵的流動引起的。最具代表性的假說是“發(fā)電機理論”。1945年,美國物理學(xué)家埃爾薩塞根據(jù)磁流體發(fā)電機的原理,認為當(dāng)液態(tài)的外地核在最初的微弱磁場中運動,像磁流體發(fā)電機一樣產(chǎn)生電流,電流的磁場又使原來的弱磁場增強,這樣外地核物質(zhì)與磁場相互作用,使原來的弱磁場不斷加強。由于摩擦生熱的消耗,磁場增加到一定程度就穩(wěn)定下來,形成了現(xiàn)在的地磁場。還有一種假說認為鐵磁質(zhì)在770℃(居里溫度)的高溫中磁性會完全消失。在地層深處的高溫狀態(tài)下,鐵會達到并超過自身的熔點呈現(xiàn)液態(tài),決不會形成地球磁場。而應(yīng)用“磁現(xiàn)象的電本質(zhì)”來做解釋,認為按照物理學(xué)研究的結(jié)果,高溫、高壓中的物質(zhì),其原子的核外電子會被加速而向外逃逸。所以,地核在6000K的高溫和360萬個大氣壓的環(huán)境中會有大量的電子逃逸出來,地幔間會形成負電層。按照麥克斯韋的電磁理論:電動生磁,磁動生電。所以,要形成地球南北極式的磁場,必然需要形成旋轉(zhuǎn)的電場,而地球自轉(zhuǎn)必然會造成地幔負電層旋轉(zhuǎn),即旋轉(zhuǎn)的負電場,磁場由此而生。地磁場起源 origin of the main geomagnetic field。地球物理學(xué)的基本問題之一。自1600年英國的吉伯(W.Gilbert)提出“地球是一個巨大的磁石”開始,有關(guān)地磁場起源的推測已有近400年的歷史,但至今仍未獲得圓滿解決。簡史 地磁場的主要部分猶如一個近似沿自轉(zhuǎn)軸方向均勻磁化的球體的磁場。因此“永久磁石說”就成為地磁場成因最早和最自然的猜測。當(dāng)?shù)厍蛭锢韺W(xué)家提出地核可能是由鐵、鎳等強磁性物質(zhì)組成的時候,這種猜測似乎得到了支持。然而地球內(nèi)部的溫度遠超過鐵的居里點(見巖石磁性),所以這個假說不能成立。繼而有人曾企圖借助于帶電地球的旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)磁效應(yīng)、溫差電流以及感應(yīng)電流等物理效應(yīng)來解釋地磁場,但其量值都遠遠不夠大。例如根據(jù)回轉(zhuǎn)磁效應(yīng),地球由于自轉(zhuǎn)獲得的磁化強度約為10-10電磁單位,比與地磁場相當(dāng)?shù)木鶆虼呕蝮w的磁化強度7.2×10-2約小 9個數(shù)量級。鑒于從已有的物理規(guī)律找不到答案,有人開始探索新的規(guī)律。1947年英國物理學(xué)家布萊克特(P.M.S.Blackett)發(fā)現(xiàn),當(dāng)時測定的太陽、室女星座78號星和地球 3個天體的磁矩M和角動量P滿足關(guān)系,其中G為萬有引力常數(shù),c為光速,β為比例常數(shù),約為0.25。布萊克特把這個關(guān)系設(shè)想為物理學(xué)的一個新定律,作為地磁場起源的解釋,稱為“巨大轉(zhuǎn)體說”。由于有 3個天體的支持,這個假說曾一度引起廣泛的關(guān)注。為證實這一結(jié)果,布萊克特專門設(shè)計了一種測弱磁場的高靈敏度儀器,但實驗結(jié)果是否定的,所以布萊克特本人聲明放棄他的假說。 與上述各種推測同時出現(xiàn)的是“自激發(fā)電機說”。1919年拉莫爾(J.Larmor)首先提出了旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電流體維持自激發(fā)電機的可能性,這是關(guān)于地磁場起源的自激發(fā)電機說的最早概念。而較為系統(tǒng)的論述,則是40年代末和50年代初由埃爾薩塞 (W.M.Elsasser)、帕克(E.N.Parker)和布拉德(E.C.Bullard)等人完成的,稱為埃爾薩塞-帕克模型和布拉德過程。隨著大型計算機的應(yīng)用,使更復(fù)雜的磁流體動力學(xué)的計算成為現(xiàn)實。60年代后期發(fā)現(xiàn),布拉德過程是不穩(wěn)定的。這使得曾被認為極有希望的“自激發(fā)電機說”陷入了危機。直到1970年,利利(F.E.M.Lilley)修正了布拉德過程的運動模式,才使得穩(wěn)定的“自激發(fā)電機說”再度有了可能。60年代古地磁學(xué)的數(shù)據(jù)肯定了地磁場在漫長的地質(zhì)時期經(jīng)歷了多次倒轉(zhuǎn)的事實,地磁場極性的正向與反向的歷史并沒有顯示出哪種極性更具有特殊性。這是除“自激發(fā)電機說”以外,其他關(guān)于地磁成因的假說所難以解釋的。地球具有磁場在天體中并不特殊,太陽系九大行星中至少有木星、水星具有與地球磁場相類似的內(nèi)源磁場。太陽和許多恒星也具有磁場。60~70年代帕克的研究說明,地磁場起源的模式可能對其他天體也適用。據(jù)此,人們現(xiàn)在認為“自激發(fā)電機說”是解釋地磁成因的最有希望的理論。原理 地核內(nèi)磁流體動力學(xué)的研究思路是導(dǎo)電流體和磁場的相互作用如何改變原始的磁場和運動狀態(tài),這是“自激發(fā)電機說”的基礎(chǔ)。 在數(shù)學(xué)上也就是電磁場方程與流體運動方程的耦合。在磁場中運動的導(dǎo)電流體,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,將在隨流體運動的回路里產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。若導(dǎo)體是電導(dǎo)率為無窮大的理想導(dǎo)體,感應(yīng)電流將為無窮大,這顯然是不可能的。如果任意運動回路中的磁通量不變,磁力線必然隨流體一起運動,猶如磁力線與流體牢固地粘在一起。這個現(xiàn)象稱為磁場的“凍結(jié)”效應(yīng),即磁場與流體完全凍結(jié)起來。這時磁場所滿足的方程稱為“凍結(jié)方程”。當(dāng)流體的電導(dǎo)率為有限時,除不斷有焦耳熱損耗外,磁場還將不斷由強的區(qū)域向弱的區(qū)域擴散。因此在一般情況下,導(dǎo)電流體中的磁場既受凍結(jié)效應(yīng)的控制,又將不斷擴散。這時滿足的方程稱為“擴散凍結(jié)方程”。凍結(jié)和擴散兩種效應(yīng),除與電導(dǎo)率(λ)有關(guān)外,還與流體的速度(v)和尺度 (L)有關(guān)。在電磁流體力學(xué)中,定義無量綱常數(shù)為磁粘滯系數(shù)。RM>>1時,流體中凍結(jié)效應(yīng)將是主要的;RM<<1時,擴散現(xiàn)象將占優(yōu)勢。由于磁場的存在,流體運動方程中除原有的作用力外,還將增加電磁力。運動和磁場方程相互耦合的媒介就是電磁力。導(dǎo)電流體在磁場中運動,將產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而改變原有磁場。如果運動適當(dāng),有可能維持某種穩(wěn)定的磁場。這個過程如同通常的發(fā)電機,導(dǎo)電流體相當(dāng)于發(fā)電機的線圈,因此把維持磁場的這種假說稱為“發(fā)電機說”。當(dāng)然除這種簡單的相似外,兩者的過程是完全不同的。在磁流體過程中,由于運動和磁場的耦合,電磁方程和流體運動方程都將成為非線性方程。至今求解這樣復(fù)雜的非線性方程組仍然是困難的。為此通常把運動和磁場的耦合作為微擾處理,分別求解運動方程和電磁方程。這時兩個方程仍為線性方程,相應(yīng)于方程的“發(fā)電機”則稱為“線性發(fā)電機”。 若地核中產(chǎn)生的地磁場被激發(fā)后自由衰減,其衰減壽命約為104年。但古地磁學(xué)中已經(jīng)測到的最老的磁性巖石年齡接近109年,這說明地磁場的壽命遠遠超出它的自由衰減壽命。為維持這樣長壽命的地磁場,必須不斷提供能量以補償焦耳熱損耗。地核中的能量來源,以及提供的能量維持怎樣的運動才能獲得長時間穩(wěn)定的地磁場,是發(fā)電機說要回答的兩個基本問題。地核的電導(dǎo)率是地球內(nèi)部電導(dǎo)率最高的,約為 3×10-6電磁單位。地磁非偶極場成分的西向漂移表明,非偶極場源有相對于地幔的運動,其速度量級為20公里每年。這要比被地質(zhì)現(xiàn)象所證實的固體地殼的運動高 5個量級,因此從焦耳熱損耗和運動量級考慮,液體地核是地磁發(fā)電機最有利的場所。發(fā)電機的能量圖像 根據(jù)液核中磁流體動力學(xué)原理可知,發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)換過程是運動能與磁能的轉(zhuǎn)換,其轉(zhuǎn)換媒介是電磁力。運動反抗這種電磁力做功將對系統(tǒng)提供能量,其中一部分用來補償焦耳熱損耗,剩余的用來增加系統(tǒng)的磁場能量和向核外輸送電磁能從而改變核內(nèi)與核外的磁場。這一過程可以用方程 :表示。方程式右端為電磁力,其中j 為電流密度; (對整個液核積分)代表運動(V)反抗電磁力做功;WH為液核中的總磁能;Jσ為液核中的焦耳熱損耗率;FE為單位時間內(nèi)通過液核表面向外輸送的電磁能。對于穩(wěn)定發(fā)電機,核內(nèi)和核外磁場不隨時間變化,方程變?yōu)椋篔σ=AH,即運動反抗電磁力做功所提供的能量全部用來補償焦耳熱損耗。運動能量提供的方式與作用力有關(guān)。產(chǎn)生運動的力除電磁力外,主要是重力與流體靜壓力,液核內(nèi)力學(xué)能量的轉(zhuǎn)換方程為:,其中為液核總動能的減少率;FP為流體靜壓力通過液核表面向核內(nèi)的能量輸送率,重力做功在核內(nèi)和表面上都將產(chǎn)生位能的釋放;FG是在液核表面上由于質(zhì)量交換所產(chǎn)生的位能釋放率,例如地幔物質(zhì)由于重力分異落入地核產(chǎn)生的能量交換即屬此類;Gτ是由于沿著介質(zhì)運動方向密度不均勻性產(chǎn)生的位能釋放,熱對流即屬此類。發(fā)電機過程中流體運動反抗電磁力做功,或者以系統(tǒng)的動能減少為代價,或者由重力位能的釋放和表面流體靜壓力做功來提供,當(dāng)然也可以是幾種因素的綜合效果。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時, FP+FG+Gτ=AH=Jσ,這時重力位能的釋放與流體靜力做功全部用來補償焦耳熱損耗。非穩(wěn)定狀態(tài)下的能量轉(zhuǎn)換方程則是:,由地核內(nèi)磁場的總能量(WH)和磁場的自由衰減時間,可以估計液核中焦耳熱損耗 (Jσ)約為1017爾格/秒。很顯然,這個量級應(yīng)是維持發(fā)電機所必需的最低限度的能量提供率。 早期埃爾薩塞和布拉德都假定,長壽命放射性元素所維持的熱對流是發(fā)電機能量的提供者。由Gτ可以估計,要提供1017爾格/秒的能量,則地核中單位質(zhì)量的生熱率需高達 100爾格/(克·秒)。而由地面總熱流計算地殼中放射性元素的生熱率僅有10-3~10-1爾格/(克·秒),兩者相差幾個量級,顯然是不合理的。有人主張內(nèi)核是由液態(tài)核凝固而成,這個過程至今還在繼續(xù),它所放出的潛熱將維持熱核的熱對流,這同樣會遇到量級上的困難。1968年馬爾庫斯(W.V.R.Malkus)由實驗證實,在地球的進動過程中由于地幔與地核動力扁度的差異(見地球自轉(zhuǎn)),兩者將有不同的進動角速度,前者快于后者。由于地球是一個扁球體,地幔將迫使地核有相同運動的趨勢,這時地幔通過FP對地核提供能量,可以維持地磁發(fā)電機。近年也有人對此提出異議,認為其量級遠遠不夠。還有人主張若地球深部的化學(xué)分異和重力分異仍在進行,則重力位能的釋放(Gτ,F(xiàn)G)將提供能量??梢姡睾酥械母鞣N可能的能量來源,無不涉及地球演化與地球內(nèi)部的物理狀態(tài)等地球物理基本問題,在目前要得到滿意的解答是困難的。維持地磁場的物理模式不管地核內(nèi)的動力來源如何,只要液核內(nèi)存在徑向運動,由于處于深層的物質(zhì)具有較小的角動量,內(nèi)外層物質(zhì)交換的結(jié)果,角動量守恒將使得外層轉(zhuǎn)動角速度變慢而內(nèi)層變快。從與地球一起轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)系看,徑向運動受到科里奧利力的作用。這個力矩在自轉(zhuǎn)軸方向的分量是使內(nèi)層和外層轉(zhuǎn)動速度發(fā)生變化的動力。為考察沿徑向的角速度差異的磁流體力學(xué)效應(yīng),將連續(xù)分布的角速度差異簡化為具有不同角速度的A和B兩層,外層A角速度為ωA,內(nèi)層B角速度為ωB。設(shè)ωB>;ωA,這稱為剛體液核模型。設(shè)液核中有原始的微弱磁場??紤]到星際磁場彌漫于整個星際空間,這種原始磁場的存在是有可能的。由于磁場的凍結(jié)效應(yīng),磁力線將隨地核一起運動。如圖1所示,原始磁場的磁力線將由于A、B兩層的差速轉(zhuǎn)動而被拉伸,形成沿繞緯圈方向的磁場。圖1a為相對運動從開始經(jīng)過半周[[Image:]]到一周[[Image: ]]時磁力線被拉伸的過程。自然,隨著磁力線的伸長,磁力線反抗這種拉伸的張力也不斷增加。這種過程一再反復(fù),直到磁力線張力所產(chǎn)生的恢復(fù)力矩與由于對流所產(chǎn)生的機械力矩(科里奧利力)相對平衡時,磁場成為如圖1b所示的形態(tài),相對角速度也將維持一個穩(wěn)定的常數(shù)。液核內(nèi)形成如圖1b所示的磁場沒有徑向分量,磁力線完全位于同一個球面上,這種場稱為環(huán)型場。圖1b所示的環(huán)型場在南北半球方向相反。由上述兩個力矩的平衡可估計這種環(huán)型場的量級??紤]到磁場的凍結(jié)效應(yīng),傳統(tǒng)看法都認為核內(nèi)將有很強的環(huán)型場,布拉德計算得到的環(huán)型場可高達500高斯。最近也有人對這種高強度的環(huán)型場的存在提出異議。由于環(huán)型場沒有徑向分量,不管它強度多大,對于我們感興趣的徑向分量很強的核外偶極場都不會有所貢獻。上述過程對外沒有電磁能的輸送。以上僅考慮了與徑向運動相應(yīng)的差速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的磁效應(yīng),而沒有考慮徑向運動本身的磁效應(yīng)。與差速轉(zhuǎn)動相似,由于凍結(jié)效應(yīng),徑向運動與環(huán)型場相互作用又將環(huán)型場拖起或拉彎,形成如圖2所示的磁力線環(huán)。上述科里奧利力V=2r×(V×w),除有沿地球轉(zhuǎn)軸方向的力矩外(使得液核角速度改變),還將有同轉(zhuǎn)軸方向垂直的分量,這個力矩將把磁力線環(huán)從緯度方向(圖1)扭轉(zhuǎn)到子午面內(nèi)。對向上、向下的運動,所受力矩方向相反;同樣在南半球與北半球,這個力矩方向也相反。因此盡管對應(yīng)于上、下運動的磁力線環(huán)方向相反,南北半球的線環(huán)方向也不同,但在這一力矩的作用下,子午面內(nèi)的磁環(huán)將是同序的逆時針方向(圖3)。與環(huán)型場不同,被扭曲的磁場已經(jīng)有了與初始微弱磁場同向的分量,這樣的元過程遍布液核各處,統(tǒng)計結(jié)果,有可能加強原始微弱磁場。上述過程稱為埃爾薩塞-帕克模型。除這個模型外,還有著名的布拉德-格爾曼-利利過程,它與埃爾薩塞模型有相似的物理圖像。無論是埃爾薩塞或布拉德模型都可通過求解線性磁流體力學(xué)方程,從數(shù)學(xué)理論上證明穩(wěn)定發(fā)電機的存在。由此可知,即使是大大地簡化了的物理圖像,也涉及到地核中很復(fù)雜的過程。一般發(fā)電機過程將涉及地核中更為復(fù)雜的湍流運動,因此有人稱它為“湍流發(fā)電機”。 屬于非穩(wěn)態(tài)發(fā)電機的內(nèi)容,至今還沒有如上述穩(wěn)態(tài)發(fā)電機那樣全過程的描述。若液核中的對流渦旋運動受到擾動將有可能使磁場極性反轉(zhuǎn)。例如帕克曾證明,若液核中南北緯度25°之間的渦旋運動普遍消失,則地磁場將倒轉(zhuǎn)。也有人主張地磁場倒轉(zhuǎn)是非線性發(fā)電機過程的固有性質(zhì),即磁場和運動相互耦合,到一定程度線性發(fā)電機不再維持,非線性作用將有可能使地磁場倒轉(zhuǎn)。無論穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)發(fā)電機過程學(xué)說,目前都很不完善。關(guān)于地磁場起源問題仍處于研究階段
克爾.法拉第 (Michael Faraday) 在1791年生于離英國.倫敦不遠的紐因格頓一個鐵匠的家中。 他有九個兄弟姊妹。由于家境貧窮,法拉弟幼年并沒有受到完整的初等教育。 十四歲那一年,法拉弟在一間書店學(xué)習(xí)書本訂裝技術(shù)。這份工作中給予了他很多閱讀的機會,他尤其喜歡讀物理學(xué)和化學(xué)方面的書。此外,他經(jīng)常去聽各種科普題目的報告和演講。1812年,學(xué)徒期滿,年輕的法拉弟決定獻身于科學(xué)事業(yè)。他終于在皇家學(xué)院的化學(xué)家戴維身邊得到一份工作。他一面工作,一面學(xué)習(xí)。他的科學(xué)視野也漸漸地開闊了。 1815年,法拉弟陪同戴維教授自歐洲大陸旅行講學(xué)歸來后,除了協(xié)助戴維進行化學(xué)試驗之外, 自己開始獨立從事一些小實驗。他在往后的十年中進行了各方面的實驗。1842年,法拉弟被選為倫敦皇家學(xué)會會員。一年后,他發(fā)現(xiàn)了一種重要的碳氫化合物——苯。 同年,任皇家實驗室主任,不久,又任化學(xué)教授,并接替了戴維死后留下的職位。 1831年是法拉弟作出重大發(fā)現(xiàn)的一年。他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象, 這個現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)奠定了日后電工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。與此同時,他還研究了電流的化學(xué)作用。1833年,法拉弟發(fā)現(xiàn)了電流化學(xué)的兩個定律,后來這兩個定律就以他的名字來命。1845年, 他經(jīng)過病愈后又重新置身于研究工作之中,并發(fā)現(xiàn)了抗磁性。
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