漢尼斯·阿爾文生平
阿爾文1908年出生于瑞典的北雪平,1926年進(jìn)入烏普薩拉大學(xué)就讀,1934年獲得該校博士學(xué)位。而后阿爾文在烏普薩拉大學(xué)和斯德哥爾摩的諾貝爾物理學(xué)院教授物理學(xué)課程,1940年起擔(dān)任斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院教授。1967年,阿爾文移居美國,在加州大學(xué)圣地牙哥分校和南加州大學(xué)執(zhí)教。1991年退休,退休時(shí)是加利福尼亞大學(xué)圣迭哥分校的電機(jī)工程教授和皇家工學(xué)院的等離子體物理教授。退休后來往于加利福尼亞州和瑞典之間。1995年逝世,終年87歲。
阿爾文最初從事電學(xué)儀器的理論和實(shí)驗(yàn)工作,1930年代后期開始研究宇宙尺度上的電場和電流系統(tǒng),以及宇宙線的起源問題。1940年代末,阿爾文開始將磁流體動(dòng)力學(xué)應(yīng)用于天體物理學(xué),研究了太陽黑子、天體磁場起源、行星際等離子體的性質(zhì),提出了等離子體宇宙學(xué),并且倡導(dǎo)太陽系起源于電磁作用的學(xué)說。
阿爾文性格幽默,興趣廣泛,參加過包括國際裁軍運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的眾多社會(huì)活動(dòng)。他還在科學(xué)史、東方哲學(xué)、宗教方面有一定研究,并且通曉瑞典語、英語、德語、法語、俄語,還會(huì)講一些西班牙語和漢語。阿爾文和他的妻子柯爾斯頓(Kirsten)生育了1個(gè)兒子4個(gè)女兒,兒子成為醫(yī)生,一個(gè)女兒成為作家,一個(gè)女兒成為律師。
為紀(jì)念他,第1778號(hào)小行星被命名為“阿爾文”。
阿爾文學(xué)說
1942年的阿爾文
阿爾文學(xué)說是強(qiáng)調(diào)電磁作用的一種太陽系起源學(xué)說。1942年以來,瑞典學(xué)者阿爾文發(fā)表了一系列有關(guān)太陽系起源的論文。1976年,他把主要的研究成果總結(jié)在與阿亨尼斯合著的《太陽系的演化》一書中。
阿爾文認(rèn)為,太陽系內(nèi)的天體都是由一個(gè)高度電離的氣體云形成的。太陽一形成就有很強(qiáng)的磁場,其周圍的高溫電離氣體云(離太陽0.1光年處)因冷卻而還原成中性態(tài),并因太陽的吸引而下落。當(dāng)下落的動(dòng)能超過電離能時(shí),由于碰撞而再度電離,并在離太陽一定距離處停止下落。根據(jù)各元素的電離電位,阿爾文算出在離太陽不同距離處先后形成大小不等四個(gè)物質(zhì)云。太陽系中的行星、衛(wèi)星都分別由這四個(gè)云中的物質(zhì)凝聚而成。阿爾文認(rèn)為,規(guī)則衛(wèi)星的形成過程同行星的相似,即在行星的周圍也形成幾個(gè)云,最后凝聚成規(guī)則衛(wèi)星。
阿爾文于1942年最先提出磁耦合機(jī)制并用來解釋太陽系角動(dòng)量特殊分布問題。他還推出行星自轉(zhuǎn)周期存在等周律。1969年又提出了一個(gè)“噴流”的新概念。所謂噴流,是指一群運(yùn)動(dòng)軌道幾乎相同的天體。他指出:來到中心天體周圍的等離子體總是先凝聚成塵;蛐亲樱缓笮纬蓢娏,而噴流能俘獲與它相遇的所有固體微粒和星子,在噴流中集聚成較大的天體,直至最后形成繞中心體轉(zhuǎn)動(dòng)的天體(行星、衛(wèi)星、彗星)而離開噴流為止。阿爾文在小行星中找到了三個(gè)噴流。以后,有些人又發(fā)現(xiàn)了更多的噴流。
阿爾文波
阿爾文波,又稱剪切阿爾文波,是等離子體中的一種沿磁場方向傳播的波,這種波的頻率遠(yuǎn)低于等離子體的回旋頻率,是一種線偏振的低頻橫波。處在磁場中的導(dǎo)電流體在垂直于磁場的方向上受到局部擾動(dòng)時(shí),沿著磁感線方向的磁張力提供恢復(fù)力,就會(huì)激發(fā)阿爾文波。阿爾文波是由瑞典物理學(xué)家漢尼斯·阿爾文首先預(yù)言的,因此得名。后來隆德奎斯特(Lundquist)使用1特斯拉左右的磁場在水銀中觀察到了阿爾文波,列納爾特(Lehnert)使用液態(tài)鈉也證實(shí)了阿爾文波的存在。
阿爾文波的色散關(guān)系為:
這樣的波稱為斜阿爾文波。θ=0時(shí)是沿著磁感線的方向傳播的,稱為阿爾文波。此時(shí)阿爾文波的相速度為:
稱為阿爾文速度,其中μ0是等離子體的磁導(dǎo)率,ρ0是離子的密度。在垂直于磁感線的方向上阿爾文波不能傳播。
漢尼斯·阿爾文主要著作
《宇宙電動(dòng)力學(xué)》
《太陽系的結(jié)構(gòu)和演化史》(與阿亨尼斯合著)
《太陽系的演化》(與阿亨尼斯合著)