磁雷诺数(Magnetic Reynolds Number),来自于
雷诺数的定义。不同的是,雷诺数表征的是普通流体的
动力学特征,而磁雷诺数表征的是
磁流体的动力学
特征。根据理想的
磁流体力学
方程组,经过一系列的计算、
简化,我们可以得到:αB/αt=□×(u×B)+η■B
它所对应的磁雷诺数很大。根据观测,太阳耀斑的特征时间约为100-3600S,而特征长度只有0-60m。这表明,耀斑产生的日冕内的等离子体,是充分碰撞的等离子体。根据耀斑产生的特征时间和特征长度,就可以计算出日冕内的磁雷诺数是很大的。
与小磁雷诺数的情况正好相反,如果上面的公式第一项远远大于第二项,那么磁雷诺数就会远大于一。这个时候,磁场的冻结效应就会比耗散效应明显的多,磁场的行为主要由磁冻结主导。
所谓的磁冻结,就是指,在磁雷诺数很大的情况下,磁场基本随着磁流体运动,
磁力线基本与
流场的
流线保持平行。如果流场发生变化,那么,磁场分布也会在十分短的时间内发生相应的变化。这在平常看起来,似乎不可思议,但是,理论计算和实际观测,都证实了磁冻结效应的存在。
由于卫星只能观测到太阳表面视向磁场的大小,而不能观测到三维空间中另外两个磁场分量的大小。因此,这种情况给我们的研究带来了很多不变。于是,人们利用磁冻结的假设以及
磁流体力学模型,发展出了很多
磁场外推的模型(如CSSS模型等)。根据这些模型,我们不仅可以根据卫星数据推断出太阳表面的矢量磁场的情况,还可以得到从太阳一直向外延伸的所有的磁场分布情况。一直到今天,这些外推的结果,与我们的间接观测都能很好的吻合。在观测手段有限的今天,磁场外推给我们推测太阳磁流体力学演化特征、分析日冕物质抛射等太阳爆发行为,带来了很大的方便。