Physics of the Solar Corona pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Markus J. Aschwanden

出品人:

页数:932

译者:

出版时间:2009-1-19

价格:GBP 74.99

装帧:Paperback

isbn号码:9783540307655

丛书系列:

图书标签:

• Solar Corona
• Plasma Physics
• Astrophysics
• Space Weather
• Magnetic Fields
• Solar Physics
• High-Temperature Plasma
• Solar Flares
• Coronal Mass Ejections
• Sun

银河系深处：恒星演化的壮丽史诗 本书导言： 自古以来，人类对头顶的星空充满了无尽的遐想与探索的渴望。我们凝视着夜空中闪烁的无数光点，试图理解它们是如何诞生、如何演化，以及最终将走向何方。本书将带领读者深入银河系的宏大结构，聚焦于恒星——宇宙中最活跃、最引人注目的天体——从其诞生之初到生命终结的完整生命周期。我们将摈弃对太阳系内部（如太阳日冕）的细节探讨，转而将目光投向恒星在整个星系演化背景下的普遍规律与极端案例。 第一章：原恒星的襁褓——分子云的引力坍缩 恒星的故事始于星际介质中寒冷而致密的分子云。这些庞大的气体和尘埃结构，如同宇宙中的“育儿室”，是新恒星诞生的温床。本章详细阐述了分子云的物理性质，包括其温度、密度分布以及磁场的调控作用。我们将深入探讨引力不稳定性如何触发局部区域的坍缩，以及湍流与磁场在阻止或加速坍缩过程中的复杂相互作用。 重点分析Jeans不稳定尺度的概念及其在确定初始坍缩团块质量上的重要性。随后，我们将描述从无序气体云向中心致密核心演化的过程，即原恒星阶段（Protostar Phase）。这一阶段的特点是大量的引力势能转化为热能，能量输出主要由内核收缩而非核聚变驱动。我们将解析赫伯-罗（Herbig-Haro）天体和双极流的形成机制，这些现象是原恒星通过角动量和磁场输运机制调节吸积率的直接证据。 第二章：主序星的漫长青春——核聚变与结构平衡 当原恒星核心温度和压力达到点燃氢核聚变的临界点时，恒星便正式进入其生命中最稳定、最漫长的阶段——主序星阶段。本章的核心在于理解驱动恒星发光发热的核聚变反应链。我们将详细解析质子-质子链（p-p chain）和CNO 循环的物理过程、反应速率及其对恒星质量的依赖性。 结构方面，我们将聚焦于恒星内部的流体静力平衡和热力学平衡。通过建立恒星结构方程组（包括质量连续性方程、运动方程、能量传输方程和状态方程），本章将阐述能量如何从核心通过辐射区和对流区传输至表面。不同质量恒星内部的能量传输机制差异巨大，低质量恒星倾向于全对流，而大质量恒星则具有辐射核心和对流外层。通过赫罗图（H-R Diagram），我们将展示不同质量恒星在主序带上的精确位置，以及恒星演化轨迹如何偏离这条主线。 第三章：质量的界限——从红矮星到蓝巨星 恒星的初始质量是决定其命运的唯一关键因素。本章专门探讨不同质量恒星在主序阶段的差异，并引出决定恒星生死的重要质量阈值。 对于低质量恒星（如红矮星，低于0.5倍太阳质量），它们内部对流充分，理论上可将所有氢燃料燃烧殆尽，寿命长达数万亿年。我们将讨论它们缓慢的演化轨迹。 对于中等质量恒星（如太阳），它们在主序阶段结束后将经历剧烈的结构变化。 而对于大质量恒星（高于8倍太阳质量），它们以惊人的速度燃烧燃料，其强烈的辐射压和对流活动塑造了完全不同的内部结构和大气特性，例如伴随的磁场强度和自转速率对它们的演化路径有何影响。 第四章：后主序的蜕变——红巨星分支与氦闪 当核心的氢燃料耗尽时，恒星的平衡被打破，进入壮丽的后主序演化。对于中低质量恒星，核心开始收缩，加热外层包层，导致恒星急剧膨胀，成为红巨星。 本章将剖析红巨星分支（RGB）上的物理机制：核心氦聚变的延迟、氢壳层燃烧的启动，以及包层物质的显著膨胀如何降低表面温度。对于质量低于约2.2倍太阳质量的恒星，核心收缩最终引发氦闪（Helium Flash）——电子简并压力下的失控点火。我们将详细描述氦闪的触发条件、过程和对恒星内部结构的影响。随后，恒星进入红团分支（Horizontal Branch），开始核心氦聚变。 第五章：大质量恒星的“洋葱式”燃烧与核心坍缩 大质量恒星的演化路径则截然不同，它们从未经历氦闪，而是以一种近乎连续的方式点燃更重的元素。本章着重于多壳层燃烧的阶段，即渐近巨星分支（AGB）阶段之前的超大质量恒星。 我们将展示如何通过热不稳定机制，使大质量恒星在短时间内经历氦、碳、氖、氧等元素的核聚变。这种多层壳层燃烧导致恒星结构形成类似洋葱的多层结构。本章强调，正是这种快速、连续的聚变过程，产生了宇宙中铁元素以上的所有元素，将它们播撒到星际空间。最终，核心将坍缩成一个由铁构成的核心，这标志着恒星生命中最剧烈的终结即将到来。 第六章：恒星的最终归宿——白矮星、中子星与黑洞 恒星生命的终点取决于其初始质量。本章系统地分类阐述了不同的残骸形态。 1. 白矮星（White Dwarfs）： 中低质量恒星（最终核心质量低于钱德拉塞卡极限$1.4 M_odot$）的最终产物。我们将深入探讨电子简并压力如何支撑这些致密天体，防止进一步引力坍缩。描述冷却曲线、磁场效应以及双星系统中吸积引起的Ia型超新星的可能性。 2. 中子星（Neutron Stars）： 由大质量恒星坍缩产生（核心质量介于1.4至约2.5 $M_odot$）。本章解释了引力坍缩如何压倒简并压力，导致质子和电子结合成中子。重点讨论中子简并压力、夸克物质的初步概念、强磁场（脉冲星现象）以及快速自转的物理机制。 3. 黑洞（Black Holes）： 当核心质量超过托尔曼-奥本海默-沃尔科夫（TOV）极限时，引力将不可抗拒地战胜一切已知的压力。本章介绍广义相对论下的描述，事件视界和史瓦西半径的概念，以及我们如何通过观测吸积盘和引力波来探测这些宇宙中最极端的对象。 第七章：超新星爆发的动力学与元素起源 恒星生命中最壮观的事件是超新星爆发。本章将区分II型（核心坍缩）和Ia型（热核爆炸）超新星的物理起源。重点分析II型超新星中，核心坍缩产生的激波反弹机制和中微子驱动机制。 最重要的是，本书将详细论述核合成（Nucleosynthesis）在恒星生命周期中的关键作用。除了主序和后主序阶段产生的轻元素（H, He, C, O），超新星爆炸期间的快速中子俘获过程（r-process）如何生成金、铂等重元素，以及慢速过程（s-process）的贡献。本书强调，我们身体中的每一个原子，都源自数十亿年前爆发的恒星残骸。 结论：星际尘埃与宇宙的循环 本书总结了恒星演化如何构成银河系物质循环的核心驱动力。恒星的生与灭，是星际介质富集、形成下一代恒星和行星系统的基础。通过理解这些从分子云到黑洞的复杂物理过程，我们得以将自身置于宇宙演化的宏大叙事之中。本书期望读者能以更深刻的视角，重新审视夜空中的每一个光点，认识到其中蕴含的跨越数十亿年的能量与物质的壮丽史诗。

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