2494.宇宙射线与磁力线

2011.3.6

所谓宇宙射线，指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。1912年，德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中发现电离室内的电流随海拔升高而变大，从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的，于是有人为之取名为“宇宙射线”。宇宙射线是来自外太空的高能粒子射线，主要由核子构成，其中包括约87%质子，12%α粒子（氦核子），其余大部分是原子核、电子、γ射线和高能微中子。宇宙线粒子的动能跨越十四个数量级，而地球表面的宇宙线流量大约随着能量的反平方而降，大量不同的粒子能量反映着多样性的源头，主要产自可视宇宙中所有恒星的高能反应，它们抵达地球的能量可以达到1020 eV。

宇宙射线中的核子之所以能够从他们遥远的源头一直到达地球，是因为宇宙中物质的低密度。核子与其它物质有着强烈的感应，所以当宇宙线接近地球时便开始与大气层气体中的核子撞击。在粒子雨的碰撞中产生很多π介子和K介子，是很快衰退为μ子的不稳定介子。由于与大气层没有强烈的感应以及时间膨胀的相对论性效应，许多μ子能够到达地球表面。μ属于电离辐射，从而可以被许多粒子探测器检测到，例如气泡室，或闪烁体探测器。如果多个μ子在同一时间被不同的探测器检测到，那么它们定产自同一次粒子雨。

如今，新的探测手段能够不通过粒子雨检测这些高能粒子，也就是在太空中，不受大气层的干扰，直接探测宇宙线，例如阿尔法磁谱仪实验。

磁力线是用以形象地描绘磁场分布的一些曲线。早年，M.法拉第曾在玻璃板上洒布铁粉，并轻轻敲击使板振动，则铁粉联成许多细小线段，从而显示出永久磁铁或电流导线周围的磁场分布。这是由于铁粉在磁场中受力并互相吸引而形成的，所以称为磁力线。因此，磁力线可以定义为磁场中一些假想的线，在其上任一点的切线方向即为该点磁通密度B 的方向。在描绘磁力线图时，曾常以其疏密程度表现B的大小。

磁力线

早期对电磁现象的研究，常采用CGS制,从而磁场强度H与磁通密度B有相同的量纲，在空气或真空中二者的数值亦相等,这样,磁力线就包括了H 线及B 线。可是,在MKS制中,H 与B 有不同的量纲。由于在磁场中不同磁介质的分界面上H 线是不连续的,而B 线是处处连续的(这就是磁通连续性定理)。现在,为了避免混淆,时常称B 的力线为磁感应线，称H 的力线为磁场强度线。

法拉第在力线的启示下，提出了场是真实的物理存在，场的作用不是突然发生的“超距作用”，而是经过力线逐步传递的，这些概念对电磁场理论的发展有着重大推动作用。

现在人们了解到磁场、电场都是一种特殊形态的物质，并不需要力线的解释，这些解释必然受到机械观念的限制。但是用磁力线（包括电力线）做为场的一种模型，使比较抽象的场得到形象的直观表示，不仅历史上起过很好的作用，而且现在仍然为人们所沿用。

以上是通过网上搜索查到的，印证了我对宇宙射线成分和来源的猜测，而磁力线也是目前唯一可以解释星体场效应的物理概念，我的分析就从这里开始。

宇宙射线和磁力线（以前我称其为引力线，其实既有吸引力，也有排斥力）是目前已知的宇宙暗物质的组成部分，太空中广泛存在的基本物质，所谓宇宙背景温度2.7K是其基本温度，或交汇温度（交汇释放热量）。

宇宙射线主要来自于恒星表面大气层的核聚（裂）变，密度和强度随距离而递减。磁力线则主要来自星际物质自身的场效应，即磁感应。前者位于基本粒子的高端（大粒子），后者位于基本粒子的低端（微粒子），甚至最低端（单电荷、单极子）。前者的运行速度即所谓光速，曾经被人们普遍认为是宇宙中物质运动速度的极限，而磁力线的速度是其数万亿倍的N倍。道理很简单，光速从银河系的核心到达其边缘需要十万年，而磁力线的速度如果等于光速的话不知银河系是否还会现在这个样子？用银河系半径除以光速，再乘以N倍（循环速率），就可知道磁力线的速度至少是光速的多少万亿倍。

宇宙射线以核辐射、冲击波的形式传递，磁力线则以循环的形式运动。宇宙射线具有刚性，而磁力线具有弹性，所以有星体运行的椭圆形轨道。磁力线的弹性具有极限，超过了极限就有变轨发生，一分为二，或者合二而一（相互环绕运行的物体我们可以视其为一如原子核和核外电子，也可以视其为二如地球和月球）。一般来说场效应可能就是磁效应，产生星系与核力。我们可以把星系视为整体，如原子核和核外电子，也可以视其为独立的物体相互作用如地球和月球。宇宙射线是自由物体的直线运动，磁力线则是附属物质的循环运动，传递物质和能量，所谓力的使者（胶子）。磁力是吸引力和排斥力的综合体，所以我推测排斥力等于吸引力。

据说太阳的质量是太阳系质量的百分之九十九以上，银核与银河系的质量关系可能也差不多，所以“势力范围”（场效应、核力）广达十万光年。而场效应、核力的强度与相关物体的质量、距离有关，所以系统内还有系统，银河系内还有若干亿个太阳系，若干亿个地球系。

磁力线通过磁极循环，决定了系统内星体的基本磁极关系：同级同极，相互排斥；不同级异极，相互吸引，但环绕主星运行，因为主星的场效应强于其它场效应，包括银核的场效应。

宇宙射线包括了可见光却又不同于可见光，严格来说可见光是人类视神经可以感觉到的电磁波和基本粒子，而宇宙射线的主体人类视神经是看不到的，所以太空是黑暗的。宇宙射线只有与地球大气和地表物质接触并发生反应，才释放出可见光和能量，带给我们光明和温暖。

在太空中宇宙射线是变量，但变化不是很大（突变除外）。磁力线是恒量，但也随着物体的移动变化。二者都影响生物基因，前者为甚。