行星和太阳内部的磁流体力学

许多行星（如木卫三，水星，地球，木星和土星）和恒星（如太阳）具有内部磁场。对这些磁场的存在和变化的解释对行星科学家和天体物理学家是一个巨大的挑战。本文试图总结行星和恒星的导电流体内部磁流体力学研究的新近发展和困难。一般由热对流驱动的流动通过磁流体力学过程产生并维持在行星和恒星中的磁场。在行星中磁流体力学过程强烈地受到转动，磁场和球几何位型的综合影响。其动力学的关键方面涉及科里奥利力和洛伦兹力间的相互作用。在太阳中其流线，即处于对流层的薄的剪切流层在太阳的磁流体力学过程中扮演了一个基本的角色，并由之产生了11年太阳黑子周期。本文也给出了一个新的非线性三维太阳发电机模型。     

太阳大气中矢量磁场分层结构的诊断

首先考察了谱线形成深度理论及其在诊断太阳大气中矢量磁场分层结构方面的应用,指出了分别与贡献函数和响应函数相关的方法的优缺点,然后用理论斯托克斯轮廓观察各轮廓参量沿视线方向梯度对轮廓尤其是它的对称性和极值点的影响,在此基础上提出了基本假设使偏振辐射转移方程在极值点得到极大的简化而创立了一种不依赖形成深度理论的新方法。它由四个操作构成,将其中三个操作作循环处理便可得到位于所考虑的沿深度方向格点化的层次上的各轮廓参量及表面以下不能观测到的斯托克斯轮廓。整个推导采用层层往下递推模式,导出的结果以矢量磁场尤其是场强大小最令人满意。作者分别用理论轮廓和实测轮廓作了拟合,结果发现拟合轮廓在所利用的谱线非远线翼部分与被拟合轮廓相符较好,能导出比较复杂的磁结构。但本方法也存在导出的深度范围不广及推导表面不能精确定位等问题。     

强磁场中e^＋eˉ→3γ过程的研究

强磁场中的电磁辐射过程与自由空间的过程有着很大的差别。本工作就是对强磁场中的ｅ＾＋ｅˉ→３γ过程严格的量子电动力学处理，得到了一般情形下的截面与湮灭率的表达式。对静止湮灭作了数值计算，并与ｅ＾＋ｅˉ→γ和ｅ＾＋ｅˉ→２γ过程作了比较。比较结果表明三光子过程在弱磁场（～１０＾８Ｔ，中子星表面磁场强度）中，对低能光子（硬Ｘ射线）的发射有着不可忽略的贡献。     

超强磁场下的相对论电子

在以前工作的基础上,推导出超强磁场下简并的、相对论的电子压强P e的普遍表达式;讨论了电子的朗道能级量子化;探索了量子电动力学效应(QED)对中子压强占主导的理想的n-p-e气体系统的影响。主要结论包括:P e与磁场强度B、物质密度ρ及电子丰度Y e有关;磁场越强,电子压强越大;增加的压强是由高值的电子费米能引起的;在超强磁场下,磁星内部总压强是各向异性的;如果考虑到各向异性的总压强,磁星可能是一种更致密、形变后类似于椭球状的中子星;如果考虑到磁场能对状态方程的正能量的贡献,相对于普通射电脉冲星,磁星的质量可能更大些。     

微波爆发区的日冕磁场研究

回顾了日冕磁的研究历史，介绍了我们首镒提出的日冕磁场的微波诊断方法及其应用的带来的启迪，提出进一步开展日冕磁场及其相关研究的建议。     

地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化

用国际参考地磁场模型(IGRF)分析了地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化.结果表明,从1900年到2005年,地核以外地磁场总能量由6.818×1018J减少到6.594×1018J,减小了3.3%,地表以外地磁场总能量由8.658×101J减小到.63×101J,减小了11.4%.分析地球内部不同圈层地磁场能量的变化表明,地壳(A层)、上地幔(B层)、转换带(C层)、下地幔D′层的地磁场总能量在减小,但是下地幔"层的地磁场总能量却在快速增加.磁能密度随时间的变化更清楚地显示出磁能增加和减小的分界面在r=3840km处.上述结果表明,地核和地表以外地磁场总能量在趋势性减小的同时,也在进行重新分配.进一步分析表明,下地幔D"层磁能快速增长,主要是由高阶磁多极子的增强引起的.在地磁场倒转前,偶极矩减小而多极性相对增强在能量分布上的表现就是磁能向下地幔底部(特别是D"层)集中.