The structure of black hole magnetospheres I. Schwarzschild black holes

We introduce a multipolar scheme for describing the structure of stationary, axisymmetric, force-free black hole magnetospheres in the '3+1' formalism. We focus here on Schwarzschild spacetime, giving a complete classification of the separable solutions of the stream equation. We show a transparent term-by-term analogy of our solutions with the familiar multipoles of flat-space electrodynamics. We discuss electrodynamic processes around disc-fed black holes in which our solutions find natural applications: (i) 'interior' solutions in studies of the BlandfordZnajek process of extracting the rotational energy of holes, and of the formation of relativistic jets in active galactic nuclei and 'microquasars'; (ii) 'exterior' solutions in studies of accretion disc dynamos, disc-driven winds and jets. On the strength of existing numerical studies, we argue that the poloidal field structures found here are also expected to hold with good accuracy for rotating black holes, except for the cases of the maximum possible rotation rates. We show that the closed-loop exterior solutions found here are not in contradiction with the MacdonaldThorne theorem, as these solutions, which diverge logarithmically on the horizon of the hole , only apply to those regions that exclude .     

The black hole mass–galaxy age relation

We present evidence that there is a significant correlation between the fraction of the mass of a galaxy that lies in its central black hole and the age of the galactic stellar population. Since the absorption-line indices that are used to estimate the age are luminosity-weighted, they essentially measure the time since the last significant episode of star formation in the galaxy. The existence of this correlation is consistent with several theories of galaxy formation, including the currently favoured hierarchical picture of galaxy evolution, which predicts just such a relation between the black hole mass and the time since the last burst of merger-induced star formation. It is not consistent with models in which the massive black hole is primordial, and hence uncoupled from the stellar properties of the galaxy.     

黑土区土壤侵蚀的REE示踪法研究

应用定位小区段面法实验和稀土元素示踪剂检测,选择吉林省长春市净月开发区和永吉县的两块黑土实验小区进行土壤侵蚀过程研究,探讨了稳定性稀土元素示踪法应用于黑土区土壤侵蚀、沉积、分布和发生过程研究的可能性,并计算出坡面不同部位的侵蚀量与相对侵蚀量,较好地描述降雨对坡面的侵蚀过程。实验表明,坡面的土壤侵蚀率随降雨时间而加大;7°~12°坡面的最大土壤侵蚀量出现在坡面中部和下部(为Nd、Sm和Eu所标记的坡段)。降雨时间和地形坡度大小影响土壤颗粒运动的速度和方向,是土壤侵蚀发生的主要因素。     

珠江口浮游幼虫的生态研究

根据2002—2003年珠江口12个航次的调查资料,分析探讨了不同调查时间和区域浮游幼虫的组成类型、丰度变化和环境因子的影响。以表层盐度(S)变化将调查海域划分成三个区域:I区(S<25)、II区(2530)。12个航次的调查结果显示:调查海域共出现浮游幼虫12个类型,隶属5个动物门,II区和III区的类型数一般高于I区,软体动物门和棘皮动物门的幼虫只出现在II区和III区。其中2002年7月(夏季)、2003年1月(冬季)和4月(春季)的3个大航次结果表明珠江口浮游幼虫的平均丰度为61ind/m3,三个区域的平均丰度比较为II区(124ind/m3)>I区(33ind/m3)>III区(27ind/m3),春夏季的丰度高于冬季。另外在I区进行了9个小航次调查的研究表明:I区浮游幼虫平均丰度较高,月份之间的丰度差别明显,不同站位之间也有差别。温度和食料是影响珠江口浮游幼虫丰度变化的主要因素。     

玉林冬季免耕马铃薯分期播种试验及优质高产气候分析

对玉林市主栽的马铃薯品种黑龙江K 3紫花,采用稻草免耕、地膜覆盖和常耕栽培三种栽培措施分五次播种进行试验,表明,稻草免耕技术不但对地面温度、土壤湿度有很好调节功能,而且与地膜覆盖和常耕栽培产量差异达极显著水平。以播期为11月30日的产量最高,播期为12月10日产量最低。     

贵州梅树村期多金属矿沉积地质特征

贵州早寒世武梅树村期黑色岩系黑色岩系中的Mo、Ni、V等多金属矿与沉积环境的关系密切,形成不同的多金属组合,可分为粘土岩型钼钒矿和黄铁矿型镍钼矿和粘土岩型钒矿三种组合,分布于不同的沉积相区,可能为深源物质封闭海域沉积作用的产物。     

基于灰色模糊聚类分析的吉林省黑土结构综合评价

通过对黑土结构指标的定量研究,确定颗粒组成、团聚性和孔隙性3个方面的9个结构指标,建立结构综合评价体系,并采用灰色模糊聚类分析法对黑土的结构进行综合评价,确定吉林黑土的结构质量及肥力状况。结果表明,肥力中-低等样品数量占总量的53%,吉林黑土总体肥力状况不容乐观。以灰色模糊聚类分析法评价土壤结构不需要建立评价的分级标准,可以根据评价对象的实际情况进行最优聚类分析,采用结构性指标对黑土肥力和退化进行评价是可行的。     

应用电感耦合等离子体质谱/光谱法研究上扬子区新华磷块岩稀土元素特征及沉积学意义

新华磷矿床是我国重要的富集稀土元素的沉积型含稀土磷块岩矿床,本文利用电感耦合等离子体质谱/光谱法(ICP-MS/AES),辅以岩矿鉴定等分析技术,结合沉积学理论研究了新华磷块岩稀土元素地球化学特征及相关问题。结果表明,新华磷块岩稀土总量(∑REEs)较高,集中值介于800×10-6~1200×10-6,其组成属轻稀土+钇型,稀土元素主要以类质同象形式存在于胶磷矿中;新华磷块岩和昆阳磷块岩具相似的REEs配分曲线和明显铈负异常,δCe介于0.28~0.36,表明上扬子区南缘成磷环境为氧化条件,且为稳定的滨浅海被动大陆边缘沉积环境;但新华磷块岩与其上覆黑色岩系REEs配分曲线迥异,后者表现出不明显的铈、铕异常,说明黑色岩系主要形成于深海-半深海静水还原环境,从梅树村期早期至晚期经历了海平面升高的过程,地层层序整体显示向上变深的沉积相变,磷块岩和黑色岩系之间的接触面可能为三级层序甚至更小层序级别的界面。这些沉积学的认识揭示了上扬子区下寒武统层序地层学意义和海相沉积环境特征,对华南早寒武世生命大爆发和层序地层学深入研究提供了证据。     

黑色页岩与土壤重金属污染

本文利用ICP—MS等技术分析了湘中地区黑色页岩及其相应土壤的重金属含量,在对分析结果进行统计分析的基础上,探讨了黑色页岩与土壤重金属污染的关系。研究表明,黑色页岩是富集多种重金属元素的特殊岩石。以黑色页岩岩系为母岩的土壤,不仅明显富集Cu、Cd、Cr、Co、Pb、Zn、Mo、Ni、V、U、Sn、Sb、T1、Th等多种重金属元素,而且受到Mo、Sb、Cd、U、Tl、Cu、V、Sn、Th等重金属的污染,其中以Mo、Cd、Sb、U、Tl等的污染尤为严重。黑色页岩土壤重金属污染在一些地方已产生明显的负面环境效应,值得关注。     

黔北下寒武统黑色岩系古地温及其指示意义

采用显微光度计测定黔北下寒武统牛蹄塘组黑色岩系固体沥青反射率平均为5.89%,按相关经验公式折算出来的镜质体反射率平均为4.123%,在迈维尔图解、Karwell图解、Hood图解上投点,结合干酪根和孢粉颜色指数法,推断黑色岩系的古地温为60～250℃。结合黄铁矿热电系数法和包裹体均一法测温值,认为黑色岩系属中、低温沉积成岩成矿作用,以低温沉积成岩成矿作用为主。"热"的来源为海底火山喷溢,含矿热卤水提供了丰富的有用元素。黑色岩系有机碳含量高,属好烃源岩,有机质成熟度高,热演化程度高,属过成熟。黑色岩系古地温的研究,对阐明黑色岩系的沉积、成岩和成矿条件具有重要意义。