Cosmic Magnetic Fields pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Beck, Rainer 编

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9783540241751

丛书系列:

图书标签:

Cosmic Magnetism
Astrophysics
Magnetohydrodynamics
Interstellar Medium
Galaxies
Cosmology
Plasma Physics
Magnetic Fields
High-Energy Astrophysics
Extragalactic Astronomy

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具体描述

While magnetic fields permeate the universe on all scales, the present book is dedicated to their investigation on the largest scales and affords a balanced account of both theoretical and observational aspects. Written as a set of advanced lectures and tutorial reviews that lead up to the forefront of research, this book offers both a modern source of reference for the experienced researchers as well as a high-level introductory text for postgraduate students and nonspecialist researchers working in related areas.

星辰的低语：宇宙磁场的奥秘与结构图书简介《星辰的低语：宇宙磁场的奥秘与结构》深入探索了弥漫于整个宇宙空间中的基本物理实体——宇宙磁场。本书不仅系统阐述了磁场在星系形成、恒星演化以及高能粒子加速等关键宇宙学过程中的核心作用，更以前所未有的广度与深度，揭示了这些无形力量如何塑造我们所观测到的宏大宇宙图景。本书的叙事结构分为四个主要部分，层层递进，引导读者从基础物理学原理出发，逐步迈入前沿天体物理学的核心领域。第一部分：磁场基础与早期宇宙的烙印本部分首先回顾了经典电磁学和相对论框架下磁场的数学描述，为后续的复杂讨论奠定坚实的理论基础。我们详细讨论了法拉第定律、麦克斯韦方程组在宇宙尺度下的应用，特别是处理等离子体动力学所需的磁流体力学（MHD）理论。随后，我们将目光投向宇宙的黎明。在再电离时期之前，宇宙主要是由中性氢和氦构成的。然而，即使在如此早期的阶段，微小的量子涨落和早期宇宙的膨胀也可能播下了宇宙磁场的种子。我们探讨了“发电机机制”在早期宇宙中的可能形式，包括等离子体不均匀性驱动的微观发电机，以及如何利用对原初引力波背景的特定探测模式来寻找这些最早期的磁场遗迹。本章特别关注了宇宙微波背景（CMB）辐射的B模偏振信号，这被认为是探测原初磁场强度的关键窗口。第二部分：星系尺度的磁性结构星系是磁场影响最为显著和直接的场所。本部分聚焦于银河系乃至其他螺旋星系和椭圆星系内部的磁场结构、起源和演化。我们详细分析了通过同步辐射观测得到的星系盘面磁场图谱。这些观测揭示了星系尺度的磁场往往呈现出有序的螺旋结构（Ordered Component），这对于星系盘内气体的角动量输运和恒星形成效率至关重要。我们剖析了“瞬时发电机”（Kinematic Dynamo）理论，解释了星系旋转和湍流如何将微弱的初生磁场放大到足以影响数十万光年尺度的强度。此外，本书还深入探讨了星系际介质（IGM）中的磁场。大型星系团内，磁场不仅存在于星系晕中，更弥漫于团块之间的热气体中。我们通过对星系团中弥散的非热辐射的分析，估计了团集中磁场的平均强度，并讨论了磁场在限制和输运高能电子方面的作用，这直接影响着我们对团簇内各种非热现象（如无线电尾迹和重联加热）的理解。第三部分：高能天体物理中的磁场驱动磁场是宇宙中最高能量事件的直接驱动力。本部分集中探讨了黑洞、中子星以及喷流等极端天体物理现象。对于快速旋转的黑洞和吸积盘系统，磁场扮演着“磁力线泵”的角色。我们详细阐述了Blandford-Znajek（BZ）过程，解释了磁场如何从事件视界附近提取旋转能，驱动出数百万光年远的相对论性喷流。对M87和Centaurus A等著名活动星系核（AGN）喷流的观测，为这些理论模型提供了强有力的实证支持。在致密星体领域，磁星（Magnetars）是磁场强度达到理论极限的典范。本书解释了磁星超强磁场（高达 $10^{15}$ 高斯）的产生机制，并讨论了这些磁场如何引发剧烈的耀斑事件（SGRs和AXPs），以及这些事件如何通过扭曲时空和加速粒子来探测更深层次的物理过程。第四部分：磁场测量的前沿技术与未来展望宇宙磁场的探测极具挑战性，因为它不直接发光，必须通过其对带电粒子和辐射的影响来间接推断。本部分专门介绍了当前和未来用于测量不同尺度磁场的关键技术。我们详述了同步辐射偏振分析、法拉第旋转效应（Faraday Rotation）测量技术，以及如何利用脉冲星色散和偏振信息来映射银河系旋臂和长距离磁场结构。针对更遥远和微弱的场，本书介绍了利用吸收线偏振和宇宙射线各向异性来约束星系团和星系之间磁场强度的最新进展。最后，本书展望了下一代射电望远镜阵列（如SKA）在磁场宇宙学中的潜力，以及空间探测器（如未来的磁场探测任务）如何帮助我们区分不同尺度的磁场起源——究竟是发电机过程的产物，还是原初起源的遗存。《星辰的低语》旨在为天体物理学家、等离子体物理学家以及对宇宙结构演化感兴趣的读者，提供一个全面、深入且富有洞察力的磁场宇宙指南。它揭示了一个由看不见的力量主导的动态宇宙。