行星際磁場（IMF）是指存在於太陽系行星際空間的磁場。因為太陽風是電漿體，它有著磁流體力學的特徵，而不是單純的氣體。例如，它是良好的導電體，所以來自太陽的磁力線會隨著太陽風一起運動。太陽風的動態壓力主導著磁壓幾乎通過整個太陽系（或太陽圈），所以磁場會因為向外的運動和太陽自轉的結合，由於太陽自轉，磁力線呈螺旋狀，在黃道面上，被拉扯形成阿基米德螺線的形式（派克螺旋）。

行星際磁場具有扇形結構，在每個扇形內部，磁場方向指向或背離太陽是一致的，而兩個相鄰扇形內磁場的極向卻是相反的。

依據半球和太陽週期的相位，磁場的螺旋會向內或向外：磁場在太陽圈的南部和北部的螺旋有著一致的形狀，但是方向是相異的。這兩個磁域由一分為二的電流片分隔著（電流被限制在一個彎曲的平面內），這個太陽圈電流片有著與芭蕾舞者裙擺相似的形狀，在形狀上的變化會隨著太陽磁場大約11年的反轉週期而改變。

在行星際物質中的電漿體也反應出太陽磁場在地球軌道附近的強度，並且比當初預期的強度大了100倍。如果太空中是真空的，太陽的10-4泰斯拉磁偶極場將以距離的3次方減少為10-11泰斯拉，但是人造衛星觀測到的強度是100倍，大約是10-9特斯拉。磁流體動力學（MHD）理論預測導電體流體（也就是行星際物質）在磁場中的運動，會反過來引起磁場的電流，並且這種表現很像磁流體動力學發電機。

磁流體力學（英文：MHD, Magnetohydrodynamics、magnetofluiddynamics或hydromagnetics），是研究電漿體和磁場相互作用的物理學分支，其基本思想是在運動的導電流體中，磁場能夠感應出電流。磁流體力學將電漿體作為連續介質處理，要求其特徵尺度遠遠大於粒子的平均自由程、特徵時間遠遠大於粒子的平均碰撞時間，不需考慮單個粒子的運動。由於磁流體力學只關心流體元的平均效果，因此是一種近似描述的方法，能夠解釋電漿體中的大多數現象，廣泛應用於電漿體物理學的研究。更精確的描述方法是考慮粒子速度分布函數的動理學理論。磁流體力學的基本方程是流體力學中的納維-斯托克斯方程和電動力學中的麥克斯韋方程組。磁流體力學是由瑞典物理學家漢尼斯·阿爾文創立的，阿爾文因此獲得1970年的諾貝爾物理學獎。

太陽風（英語：solar wind）特指由太陽上層大氣射出的超高速電漿（帶電粒子）流。非出自太陽的類似帶電粒子流也常稱爲「恆星風」。

在太陽日冕層的高溫（幾百萬開氏度）下，氫、氦等原子已經被電離成帶正電的質子、氦原子核和帶負電的自由電子等。這些帶電粒子運動速度極快，以致不斷有帶電的粒子掙脫太陽的引力束縛，射向太陽的外圍，形成太陽風。 太陽風的速度一般在200-800km/s。 一般認為在太陽極小期，從太陽的磁場極地附近吹出的是高速太陽風，從太陽的磁場赤道附近吹出的是低速太陽風。太陽的磁場的活動是會變化的，週期大約為11年。

太陽風一詞是在1950年代被尤金·派克提出。但是直到1960年代才證實了它的存在。長期觀測發現，當太陽存在冕洞時，地球附近就能觀測到高速的太陽風。因此天文學家認為高速太陽風的產生與冕洞有密切的關係。太陽表面的磁場及電漿活動對地球有很重要的影響。當太陽發生強烈的活動時，大量的帶電粒子隨著太陽風吹向地球的兩極，就會在兩極的電離層引發美麗的極光。

在太陽系中，太陽風的組成和太陽的日冕組成完全相同。73%的是氫，25%的是氦，還有其他一些微蹤雜質。可是目前還沒有精確的測量結果。2004年Genesis的取樣分析失敗，因為在它返回地球時的緊急降落沒有打開降落傘。 在地球附近，太陽風速為200-889 km/s，平均值為450 km/s。大約800 kg/s的物質被以太陽風的形式從太陽逃逸。這同太陽光線的等價質量相比是很小的。如果把太陽光線的能量換算成質量，大約每秒鐘太陽損失4.5Tg的質量。

太陽風中的電子、質子的平均能量是1.5至10電子伏特，太陽噴射出的粒子數目為1.3×1036 每秒。因此太陽風的功率為1.95至13×1036 電子伏特每秒，即3.1239至20.826×1017瓦特。這與太陽的輻射通量3.846×1026瓦特相比，太陽風的能量是太陽的電磁輻射的0.812至5.41×10-9，即十億分之一量級。

因為太陽風是電漿，所以太陽磁場被它承載。由於太陽的轉動，太陽磁場被太陽風拉扯成螺線形狀。通常太陽風的能量爆發來自於太陽耀斑或其他被稱為「太陽風暴」的氣候現象。這些太陽活動可以被太空探測器和衛星測到，主要標誌是強烈的輻射。被地球磁場俘獲的太陽風粒子儲存在范艾倫輻射帶中，當這些粒子在磁極附近與地球大氣層作用引起極光現象。 具有和地球類似的磁場的其他行星也有極光現象。

在星際媒質（主要是稀薄的氫和氦）中，太陽風就像是吹出了一個「大氣泡」。在太陽風不能繼續推動星際媒質的地方稱之為日球層頂（heliopause），這也通常被認為是太陽系的外邊界。 這個邊界距離太陽到底多遠還沒有精確的結果，可能根據太陽風的強弱和當地星際媒質的密度而變化。一般認為它遠遠超過了冥王星的軌道。

歷史

在1930年代，科學家已經知道太陽的日冕層有幾百萬攝氏度的高溫，這是通過在日全食時觀察到的日冕的突出形狀推算的。一些相關的光譜分析工作也證實了這個高溫。 在五十年代，英國數學家Sydney Chapman計算分析了在如此高溫及如此好的導熱條件下氣體的性質。他發現日冕一定會延伸到地球軌道以外的空間中。同樣在五十年代，德國科學家Ludwig Biermann對彗尾的逆太陽方向現象（即無論彗星運動方向是朝向太陽還是遠離太陽，其尾部總是指向遠離太陽的方向）開展了相關研究， 他推測是太陽吹出來的穩定的風壓迫彗尾產生了這個現象。

1958年，Parker預言應該有一股強勁的風從太陽不間斷的吹出來，使電漿充斥行星際的空間。 在此之前，科學家認為這個空間是一個真空。 Parker 意識到在Chapman的模型中太陽向外發散熱量與Biermann得用來解釋彗尾的假設應該是同一種現象。Parker證明即使日冕被強烈的太陽引力束縛，由於它是熱的良導體。日冕仍然會在離太陽很遠的距離處保持高溫。這是因為引力的大小隨著距離的增大而減小, 所以在日冕外層的太陽大氣會逃逸到空間中去。

當時對Parker太陽風假說的反對意見是很強的。 他給天文物理期刊投遞的論文被兩個評審員拒絕了。但是當時的編輯蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡（他後來獲得了1983年諾貝爾物理學獎）保存了這篇論文。

在1960年代，這個太陽風假說被直接的衛星觀測證實了。此發現永遠的改變了科學家對行星際空間的看法，並得以解釋很多現象，像「磁暴」（可以使地球上的供電網絡癱瘓）、極光還有其他一些太陽地球現象甚至遙遠的恆星形成等。

磁暴（英語：geomagnetic storm）是太陽風震波或磁雲與地球磁場交互作用所引起的地球磁層擾動。太陽風的磁場與地球磁場交互作用，並將增加的能量轉移到磁層中，導致通過地球磁層的等離子體增加（由磁層內增加的電場驅動），以及磁層和電離層中的電流增加。在磁暴的主要階段，磁層中電流產生的磁力推動原本磁層和太陽風之間的邊界。

造成磁暴的行星際物質擾動可能源自太陽的日冕物質拋射（CME），或是太陽表面弱磁場區域太陽風生成的共轉交互作用區（CIR）。磁暴的頻率隨著太陽黑子週期變動。在太陽極大期，CME導致的磁暴較為常見。太陽表面耀斑與CME次數增加，輻射出X射線、紫外線、可見光及高能量的質子和電子束。而在太陽極小期，則是以CIR導致的磁暴為主。

幾種太空天氣現象往往與磁暴有關，包括：太陽質子事件（SPE）；地磁感應電流（GIC）；干擾無線電和雷達的電離層擾動；導航所用的羅盤顯示異常。磁暴能波及全球，持續達幾小時到幾天。磁暴發生時會增強電離層的游離化，也會使極區的極光特別絢麗。引發短波通訊特性失常，情況嚴重時可能使短波通訊完全中斷。磁暴時，另外還會產生雜訊掩蓋通訊時的正常訊號，甚至使通訊中斷，也可能使高壓電線產生瞬間超高壓，造成電力中斷。磁暴也會對航空器造成傷害。1989年3月磁暴引起的大地電流擾亂了魁北克幾乎全省的電力配置，並且連美國南方的德克薩斯州都可以見到極光。

磁暴的程度通過赤道環形電流磁暴指數（Dst index） 的變化來定義。Dst指數根據幾個位於磁赤道的磁力計站測量，估計地球磁場水準分量的全球平均變化。Dst每小時計算一次，幾乎即時報告。正常靜默時，Dst指數在+20和-20奈特斯拉（nT）之間。

地磁風暴有三個階段：初始階段、主要階段和恢復階段。初始階段的特徵在於Dst（或其一分鐘的SYM-H）在幾十分鐘內增加20至50nt。初始階段也稱為風暴突發（storm sudden commencement, SSC）。然而，不是所有的磁暴都有初始階段，也不是所有的Dst或SYM-H的突然增加都是磁暴。磁暴的主要階段定義為Dst小於-50 nT，因此磁暴期間的最小值是在-50至約-600 nT之間。主要階段通常持續2-8小時。恢復階段是當Dst從最小值變為其原先靜默時的值。恢復期可能需要8小時或長達7天。

磁暴的大小分為中度磁暴（-50 nT>最小Dst> -100 nT），強度磁暴（-100 nT>最小Dst> -250 nT）或超級磁暴（最小Dst <-250 nT）。

磁層是一個天體周圍、以該天體的磁場為主的地區。地球、木星、土星、天王星和海王星的周圍均有磁層。火星僅有局部的磁場，因此不能形成一個磁層。除此之外其它擁有磁場的天體如脈衝星也有磁層。

1958年探險者一號人造衛星在國際地球物理年的研究範圍內發現了地球的磁層。由於太陽耀斑有時導致「磁暴」，因此科學家在此前就已經知道在太空中有電流流動，但是當時沒有人知道這些電流在哪裡流動和其原理是什麼，當時人們也不知道太陽風的存在。1958年8月和9月美國進行試驗來測試關於輻射帶的理論以及是否能夠在戰爭中利用它。

1959年托馬斯·戈爾德提議使用「磁層」這個名稱。他寫道：「電離層以上至目前已知的地球半徑十倍的地方地球的磁場對氣體和高速帶電粒子的運動起主要影響；這個區域應該被稱為磁層。」（Journal Geophysical Results，LXIV. 1219/1）dhlsekfds

地球磁層

地球磁層的形狀和大小由地球磁場、太陽風離子和行星際磁場決定。在磁層里來自太陽風和地球電離層的自由電漿和電子主要受到磁力和電力的影響，而地球的萬有引力以及這些電荷之間的碰撞則起一個不重要的作用。磁層並不是球狀的，在面對太陽的一面其邊界離地心的距離約為七萬千米（隨太陽風強度的變化而變化）。磁層的邊界稱為磁頂，在對太陽的方向它離地心約為15倍地球半徑，在背著太陽的方向它離地心約為20至25倍地球半徑，而磁尾長度則可以延伸到離地心200倍地球半徑的距離以上，遙遠看去，磁層好像彗星一樣，其具體的距離不明。

地球最外層的中性氣體層被稱為地冕，它主要由最輕的原子如氫和氦組成，它可以延續到離地心四至五地球半徑的地方，其密度逐漸降低。磁層中的高溫電漿可以與這些原子碰撞獲得電子，由此產生高速的逃逸原子，這個過程可以被用來測試和顯示高溫電漿雲。地球電離層的最外部分被稱為電漿層，它也可以達到離地心四至五地球半徑的地方，其密度也不斷降低。在此以上被稱為極風的輕電漿流能夠逃逸出磁層，與太陽風會合。極光所釋放的能量可以強烈地加熱大氣層中的氧和氧氣分子，本來這些粒子太重了，無法逃逸地球引力，但是在太陽活動強烈期間這些被加熱的粒子可以外流到磁層內，這個過程有時甚至能夠將以地球物質為主的地區（也被稱為第四或電漿地層）擴展到磁頂。

特徵

以下兩個因素對地球磁層的結構和性能起決定性作用：地球磁場和太陽風。

1.地磁場可能是由地核內通過其內熱所驅動的液態金屬的流動而導致的發電機原理產生的。它近似於一個相對地球的自轉軸傾斜10°的磁棒。卡爾·弗里德里希·高斯是第一位認識到實際上地磁場的結構比一根磁棒的磁場的結構要複雜得多。地磁場在地球表面的強度約為0.3至0.6高斯，其強度隨距離的立方而減小。也就是說在離地球表面一個地球半徑R的地方其強度為地球表面的1/R3。局部的不規則的減弱更加快，因此從太空中來看地磁場非常接近一個偶極磁場。

2.太陽風是從太陽表面向外流的快速的熱電漿。在太陽赤道其速度一般為400千米每秒，在太陽極地其速度可以達到這個速度的兩倍之多。這個外流是由日冕的上百萬度的高溫導致的。太陽風的組成與太陽的總體組成類似，約95%的電漿由質子組成，4%是氦原子核、1%是其它比較重的物質（如碳、氮、氧、氖、矽、鎂和鐵等），此外還有相應數量的電子來保持整個太陽風的電中性。在地球軌道處其密度一般為每立方厘米六個離子（這個數據以及其速度的數據隨太陽活動而不斷變化），太陽風中的電漿被束縛在一個不斷變化的行星際磁場，其強度在二至五納特斯拉之間。這個行星際磁場是太陽磁場的延伸，而且不斷受到磁暴和電漿流的影響。

出於物理原因太陽風的電漿與地球磁場導致的電漿不易融合，因此兩個電漿體之間形成一明顯的邊界，即磁頂。地球的電漿體成為被流動的太陽風所包含的一個腔。出於不同的物理原理（比如磁重聯）兩者之間的隔絕不完全，因此太陽風可以將許多能量傳遞給磁層。

在面對太陽的一面，在離地心13.5地球半徑左右的地方磁層與太陽風形成一個無撞擊的弓形激波。這個激波導致的原因是因為太陽風的速度一般為阿爾文波的兩至三倍。在激波背面電漿體的速度迅速降低到阿爾文速度（同時電漿體溫度驟升，來吸收釋放出來的動能）。但是由於周邊太陽風的拉力電漿體的速度很快又恢復到原來的速度。

輻射帶

1958年前半年美國的探險者一號、探險者三號和蘇聯的衛星三號等科學衛星被發射後科學家出乎意料地發現了地球周圍強烈的、被地磁場束縛的范艾倫輻射帶（內輻射帶）。這個輻射帶由能量在10至100MeV的質子組成，這些質子是由於宇宙線與地球大氣上層撞擊導致的中子衰變產生的，其中心在赤道離地球中心約1.5地球半徑。

後來人們發現在離地球中心2.5至8個地球半徑的地方還有一層被地磁場束縛的離子和電子。這些電漿中能量比較高的（約1MeV）被稱為外輻射帶，而其主要組成部分則能量比較低（在65keV左右），這些電漿組成環電流電漿。

被束縛在磁場中的離子可以非常穩定，尤其內輻射帶的離子非常穩定，這裡的粒子可以維持數年之久。比如1962年7月美國在這個層里爆炸了一枚氫彈，其導致的人工的高能電子帶在四五年後依然存在（今天這樣的試驗通過條約被禁止）。

外輻射帶和環電流不這麼穩定，原因是其粒子與地冕中的粒子的碰撞使得它們不斷喪失。這說明在這裡有一個不斷產生新的電漿的機理。

磁尾

由於太陽風將被束縛在行星磁層中的電漿吹走，因此它們形成一個磁尾。磁尾可以延伸到行星後方非常遠的地方。地球的磁尾一直延伸到月球軌道以外，而木星的磁尾估計一直延伸到土星軌道以外。磁尾中的電漿不斷旋轉，一直達到磁尾終端，然後回流到行星。

在磁尾中也有沒有物質流的中斷區域，這些區域被稱為波谷。這些區域的大小和位置會不斷變化，有時會合併或者消失。有時磁尾甚至會反跳回來，在行星的磁層中釋放大量高溫和高電離的粒子。

太空中的電流

在太空中大多數磁場是由電流導致的。磁層里的電流實際上將地球本來的磁場擴展了許多，這些電流也決定遠離地球的地方的磁場結構。在地磁場中的電荷傾向於環繞地磁場的偶極旋轉。比如從上方看地球北極的話離子呈順時針方向旋轉，而電子則呈逆時針方向旋轉，導致上述的環電流。

環電流加強其外部的磁場，擴展地球的磁層，同時削弱其內部的磁場。在磁暴時環電流中的電漿數目增高，使得它變強，同時地球表面的磁場會被削弱1%至2%。

磁場的變形和其中的電流的流動相互作用，相互影響，因此很難說雙方哪個是起因，哪個是結果。

除了這個水平的環流外還有在極地附近從遠太空進入電離層，然後又被反彈回太空的電流（伯克蘭流）。這個電流的細節還不很明確，還在研究中。

由於電離層是有電阻的，因此這個電流會加熱電離層，此外它會導致霍爾效應，加速磁層里的粒子，電離氧原子，使它進入環電流。

磁場的分類

通過分析不同電流所導致的磁場或者由不同磁場產生的電流可以將磁層分為以下五個部分：

1.地磁場是由地核內的電流產生的，它主要類似於一個偶極。

2.環電流場，這個場是由束縛在地球的磁偶極中的電漿導致的，這個電流一般離地心三至八地球半徑（強流時比較接近地面），其電流約沿地磁赤道流動，從北極看流向為順時針方向（在主流內有一個小的逆時針流）。

3.磁層內束縛地球電漿和磁場的場。導致這個場的電流沿磁頂流動。這個電流是由磁頂的突然磁場變化（磁頂外太陽風的磁場，磁頂內地球磁場）導致的（安培定律）。

4.尾流系統。在磁尾中有兩束相對的磁場，北極的磁場指向地球，南極的磁場從地球指離磁尾。在這兩個磁場之間是一層密集的電漿（約每立方厘米0.3至0.5個離子，在磁場內的離子密度僅每立方厘米0.01至0.02個離子）。由於在這裡磁場也突然變化，因此出於同樣的安培原理這裡也有電流。這個電流從日出面流向日落面。這個電流在磁頂的尾部合流。

5.伯克蘭流場。這個場需要一個能量源來保持其加熱電離層的損失。這個能量源可能也是由發電機原理導致的。這說明伯克蘭流中至少有部分區域相對於地球運動。

磁暴和磁亞暴

美國國家航空暨太空總署發射了西彌斯衛星來研究外部太陽風對磁層的影響和磁亞暴的形成原理。

假如行星際磁場的磁場方向是指向南方的話，那麼磁層內的磁場方向與行星際磁場方向相反，這導致雙方比較容易聯繫到一起，使得太陽風內的能量和物質比較容易進入磁層。其結果是磁尾擴展和變得不穩定。磁尾的結構會突然地和強烈地變化，導致所謂的磁亞暴。

這個過程的原理還在研究中。一個推測是由於磁尾擴張，它對周邊的太陽風形成了一個比較大的阻力，而周邊的太陽風對它的壓力也增高。最後電漿層中的磁場線被中斷（磁場重聯），遠離地球的磁尾形成一個獨立的環，被太陽風吹走（電漿體團），而離地球近的部分則反彈回來，加速其中的粒子，導致伯克蘭流和明亮的極光。1970年代裡衛星在離地心6.6地球半徑的地方觀測到了這個現象。在良好的條件下這個現象可以每天多次發生。

磁亞暴不明顯加強環電流。但是磁暴會顯著地加強環電流。磁暴是在太陽日冕物質拋射或者耀斑發生後高速電漿體雲衝擊地球。假如這個時候行星際磁場的方向指向南方的話，這不但會使得磁層的邊界向地球方向移動，而且會導致磁尾電漿體劇烈進入磁層。

其結果是環電流中的電漿粒子數目劇增，其中相當多的一部分是電離層中極光現象釋放出的氧離子。此外環電流被逼近地球，進一步加強了其粒子能量，暫時地改變地球附近的磁場，使得極光（及其電流系統）向赤道靠近。由於許多離子在短時間內通過電荷交流消失，因此磁場騷擾在一至三日內就消失了，但是環電流中的高能會持續相當長的時間。

震波（Shock Wave），又譯衝擊波、駭波或震波，屬於紊流的一種傳播形式。如同其他通常形式下的波動，震波也可以通過介質傳輸能量。在某些不存在物理介質的特殊情況下，震波可以通過場，如電磁場來傳輸能量。震波的主要特點表現為介質特性（如壓力、溫度、或速度）在震波前後發生了一個像正的階梯函數般的突然變化。與此相應的負的階躍則為膨脹波。聲學震波其速度一般高於通常波速（在空氣中即音速）。

震波隨距離的增加耗散很快，與孤波（另一種形式的非線性波）不同。而且，膨脹波總是伴隨著震波，並最終與震波合併。這部分抵消了震波的影響。聲爆，一種超音速飛機通過時產生的聲學現象，即是由震波——膨脹波對的耗散和湮滅所產生的。

超音速流動中的震波

震波是氣體超音速流動時產生的壓縮現象之一。其他兩種形式是等熵流動和普朗特——麥耶流動。對於給定的壓力比，不同的壓縮方式將產生不同的溫度和密度，其結果對於不發生化學反應的氣體是可以解析計算的。震波會導致總壓的損失。這意味著在某些情形下（例如超音速衝壓噴射裝置的進氣口），震波是無效率的。超音速飛機的壓阻就主要是由於震波導致的。

當物體（或擾動）的運動比其周圍的流體傳播擾動資訊的速度還要快時，靠近擾動的流體在擾動到來之前就不能及時作出反應或者「讓路」。在震波中，流體的各種性質（密度、溫度、壓力、速度、馬赫數）總是瞬時變化的。震波的厚度在數量級上同該氣體的分子自由程相當。當氣體運動速度大於其聲速時，震波就形成了。在流動的某些區域，氣體的擾動不能再向上游傳播，壓力快速積聚起來，高壓震波就迅速形成了。

然而，震波不同於通常的聲波。在大約為幾個分子自由程的厚度（大氣中大概為幾微米）內，在震波前後氣體的性質會發生劇烈變化。在空氣中，震波發出很大的爆裂聲或者噼啪的噪音。隨著距離增加，震波逐漸從非線性波變為線性波，退化成通常的聲波。這是由於震波中的空氣逐漸喪失能量所致。這種聲波跟通常的雷聲，即「音爆」聽起來很像，一般是由超音速飛機製造的。

非線性峭化產生的震波

震波也可由普通波銳化而形成。最著名的例子就是深海微波逼近陸地時形成的海嘯了。由于海嘯的波長很長，長達數公里，即使在大洋中傳播，依然可以認為是在淺水區。此時表面波的速度依賴於水深。接近岸時，水深驟減，導致波速大幅度下降，於是形成一面巨大的水牆，然後轟然倒塌，形成海嘯，以聲音和熱的的方式將其中的能量釋放出來。

同樣的現象出現在氣體和電漿中的強聲波，這是由於音速依賴於溫度和壓力。這種現象在地球大氣層很難見到，但存在於太陽的色球和日冕中。

震波的模擬

震波也可以描述為能夠「感知」下游物體運動的上游最遠點。在這種描述中，震波的位置定義為擾動可感區和擾動盲區的邊界。這可以和廣義相對論中的光錐相類比。

要得到震波，必須得有快於聲速的運動。由於放大效應，震波是非常強烈的。

類比現象已超出流體力學的範疇。例如，當介質中的物體運動速度大於該介質中光速時（此時其速度仍小於真空中光速），折射就會產生可見的震波現象，即契忍可夫輻射。

震波的類型

震波有如下幾種類型：

1.在定常流中傳播的震波

A.這種震波通常產生於具有壓差的氣體界面。此時，震波傳入低壓氣體，膨脹波傳入高壓氣體。

B.例子：氣球爆炸，震波管，爆炸震波等。

C.在這種情況下，震波前氣體一般是靜止的，而震波後的氣體則以超音速運動。震波通常屬於紊流。震波的速度取決於兩種氣體的壓力比。

2.管道流動中的震波

A.當管道中的超音速流減速時產生這種震波。

B.例子：超音速噴氣引擎，超音速衝壓噴射裝置，針形閥等。

C.此種情形下，波前氣體為超音速，而波後氣體或者是超音速（斜震波）或者是亞音速（正震波）。該種震波或者產生於氣體在收斂的管道中減速時，或者由於平直管道中附面層的增長而致。

3.跨音速物體產生的再壓縮震波

A.當跨音速流動減速為亞音速時產生這種震波。

B.例子： 跨音速機翼，管道。

C.原理省略。

4.超音速物體的附體震波

A.這種震波以「附著」的形式出現在超音速運動的尖銳物體的頂端。

B.例子：超音速運動的楔形物體或錐形物體

C.原理略。

5.超音速物體的脫體震波

A.當超音速運動的物體頂端很鈍時出現這種震波。

B.例子：太空返回艙（阿波羅飛船，太空梭），子彈，磁氣圈附面層

C.原理略

6.爆炸波

漂亮！重新連接地球周圍的湍流磁場  2018-05-19 23:55 宇宙網

太陽風實際上是來自太陽的帶電粒子——撞擊地球的保護性磁場時，衝擊波會產生旋轉、湍流的磁場，將行星籠罩並綿延數十萬英里。這些洶湧的能量都到哪裏去了？美國國家航空航天局的太空天氣任務之一，稱為磁層多尺度或MMS，發現了一種令人驚訝的方式，這種湍流能量被耗散：磁能量被轉換成高速噴射的電子，因為磁場斷開並重新連接。這一發現將幫助科學家們瞭解磁重連接在太空中所扮演的角色，例如，在太陽的外層大氣中加熱令人費解的太陽日冕，並加速超音速太陽風。

在這個視覺化中，當超音速太陽風(黃色的霧)在地球磁場周圍流動(藍色波浪線)時，它形成了一個高度湍流的邊界層，稱為“磁鞘”(黃色漩渦區)。一份新的研究報告描述了磁鞘內的小型磁重連接的觀察，揭示了太陽外層和宇宙其他地方加熱的重要線索。圖片：NASA/GSFC

美國宇航局即將發射的派克太陽探測任務將於今年夏天直接發射到太陽附件，以研究這些現象，並對地球附近的磁場重新連接有了新的認識。由於磁重連接發生在整個宇宙中，科學家們在我們的星球上瞭解到它——這更容易被測試——可以被應用到更遠的其他進程中。加州大學伯克利分校空間科學實驗室的高級研究員Tai Phan說：MMS發現了電子磁場的重新連接，這一新的過程與在地球周圍較為平靜的地區發生的標準磁場重新連接有很大的不同。這一發現幫助科學家們瞭解磁場是如何在整個宇宙中消耗能量的。

Phan是一篇論文的主要作者，該論文將于本周發表在《自然》雜誌上。在太空中到處都有湍流：在太陽上，在太陽風中，在星際介質中，在恒星周圍的星際介質中，在活躍的星系核中，在超新星遺跡的衝擊中，還有更多的。湍流磁場是不同的。在地球相對平靜的磁層中觀察到標準的磁重連接，它就像一個磁場，保護地球不受強烈的太陽風影響。在這個區域內，波動的磁場可以交叉、斷裂和重新連接，重新加入的磁場線就像一個橡皮筋一樣，在整個磁層中以極高的速度拋出離子化的原子。

離子噴射，電離的氫原子的電離層向相反的方向加速，加熱周圍的氣體並驅動太空天氣。一些帶電粒子被彙集到北極和南極，在那裏它們與大氣中的原子碰撞並產生極光。這一新過程發生在離地球表面更遠的地方，在一個湍流的區域，太陽風在地球周圍形成衝擊波，並急劇減速。地球的寬度是地球的兩倍，這個區域——磁鞘——是非常湍流的。磁鞘內的湍流包含大量的磁性能量，人們一直在爭論這種能量是如何消散的，而磁重連接是可能的過程之一。Phan和他的同事使用MMS的資料來證明新的電子磁重連接過程在湍流中發生較小的尺度，並產生電子而不是離子。

通過標準的重新連接，電子的運動速度比離子快40倍。現在有證據表明，重新連接確實會在磁鞘中消散紊流能量，但這是一種新的重新連接。磁場是否會太狂暴而無法重新連接？在磁層中，磁重連接已被觀察無數次，但始終處於平靜狀態。新事件發生在磁層的外邊界外的磁鞘中。在此之前，科學家不知道是否可以在那裏重新連接，因為等離子體在那個區域是高度混亂的。MMS發現它確實如此，但是它的規模比以前的太空船要小得多，它可以探測和理論預測。因為它只涉及電子，所以它仍然被科學家們隱藏起來，尋找標準磁重新連接的特徵信號——離子噴射。

倫敦帝國學院講師、論文的合著者喬納森·伊斯特伍德(Jonathan Eastwood)說：我們認為這是因為電子的速度快，而且容易參與，但緩慢而重的質子卻不能，總的來說，這一結果開闢了新的研究領域，進入了動盪的重新連接領域。MMS由四個相同的航天器組成，它們在一個金字塔或四面體組中飛行，以研究在三維空間中圍繞地球的磁場重新連接。因為太空船飛得非常近，平均距離只有4米半，他們能夠觀察到以前沒人見過的現象。此外，MMS的儀器被設計成能以比以前的任務快100倍的速度捕捉資料。儘管MMS上的儀器非常快，但它們仍然太慢，無法捕捉到湍流的重新連接，這就需要觀察到由後退的磁場線所產生的狹窄的快速移動的粒子層。

與標準的重新連接相比，在重新連接的地方，大量的離子噴射出來，湍流的重新連接噴射出狹窄的電子射流，只有幾英里寬。但是MMS的科學家們能夠利用一種儀器的設計，即快速等離子體調查，來創造一種技術，使他們能夠在字裏行間讀取資料，並收集額外的資料點來解決飛機的問題。美國天主教大學(Catholic University of America)的研究生艾米·拉格(Amy Rager)說：論文的關鍵事件發生在45毫秒內。這將是有規律資料的一個數據點，開發這項技術，但我們可以用這種方法在該區域得到6到7個數據點，讓我們能夠理解正在發生的事情。有了這個新方法，MMS科學家們希望他們能夠梳理現有的資料集，找到更多的這些事件，以及潛在的其他意想不到的發現。