Magnetic helicity (original) (raw)
磁気ヘリシティ（じきへりしてぃ、英: magnetic helicity）とは、閉空間内に存在する磁場の正味のねじれ具合を定量的に示した物理量である。 一般化されたねじれ具合を示す物理量、あるいは螺旋に関する現象は、ヘリシティと呼ばれる。一般化されたヘリシティの数式は、ガウスの絡み数に由来する。
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | تُعرف حلزونية أي مجال اتجاهي أملس مُعرف داخل نطاق معين من الفراغ ثلاثي الأبعاد (R^3) بأنها الكمية القياسية التي تستخدم في قياس مدى التفاف وتشابك خطوط هذا المجال حول بعضها.[1] وفي سياق الحلزونية المغناطيسية، فإن المجال الخاضع للدراسة هنا هو المجال المغناطيسي. ويعد هذا المصطلح تعميمًا للمفهوم الطبولوجي الذي يعرف بـ«أعداد التشابك»، وذلك حتى يشمل الكميات التفاضلية اللازمة لوصف المجال المغناطيسي. وكما جرت العادة في الكثير من الكميات المتعلقة بالقوة الكهرومغناطيسية، فإن الحلزونية المغناطيسية (والتي تصف خطوط المجال مغناطيسي) تتشابه إلى حد كبير بمفهوم حلزونية ميكانيكا الموائع (والتي تصف خطوط سريان الموائع). وإذا ما التفت وتشابكت خطوط المجال المغناطيسي بصورة مشابهة للتفاف خيوط الحبال المعقودة حول بعضها، فإن قيمة الحلزونية المغناطيسية في هذه الحالة لا تساوي صفر؛ حيث أن الحبال المتواجدة على الجانب الأيسر ترتبط بقيم موجبة، والحبال المتواجدة على الجانب الأيمن ترتبط بقيم سالبة. وتعرف الحلزونية رياضيًا بالصيغة الآتية: حيث أن: H هي حلزونية المجال المغناطيسي بأكلمهB هي شدة المجال المغناطيسيA هو متجه الوضع الخاص بالمجال B، حيث أن B= ∇ ×A هو جزء تفاضلي (متناهي الصغر) من الفراغ الواقع تحت عملية التكامل. ووحدة قياس الحلزونية المغناطيسية في نظام الـوحدات الدولية (SI) هي Wb2 (ويبر تربيع)، و Mx2 (ماكسويل تربيع) في نظام وحدات جاوس.وهي تعتبر كمية محافظة في حالة الأنظمة المغناطيسية الهيدروديناميكية المثالية (أي في حالة عدم وجود أي مقاومة تعيق مرور التيار المغناطيسي). ولا تزال محافظة بصفة تقريبية حتى مع وجود مقاومة صغيرة، وفي تلك الحالة فإن آلية إعادة الاتصال المغناطيسي هي التي تتسبب في تبديد الطاقة ]بحاجة لمصدر[ ويلعب هذا المفهوم دورًا مفيدًا في علم الديناميكا الشمسية ونظرية الدينامو. وتعد الحلزونية المغناطيسية كمية معتمدة على المقياس، حيث أنه يمكن إعادة تعريف المتجه A إذا أضفنا إليه مؤثر التدرج (والذي يعد نوعًا من التحويلات المقياسية). ولكن في حالة وجود حواجز فائقة التوصيل، أو في حالة الأنظمة الدورية التي تساوي محصلة الفيض المغناطيسي فيها صفر، يمكن اعتبار الحلزونية المغناطيسية غير معتمدة على المقياس. ومن هنا يمكن تعريف مفهوم الحلزونية النسبية التي لا تعتمد على المقياس في الحالات التي تكون فيها محصلة الفيض المغناطيسي لا تساوي صفر. وإذا كان المجال المغناطيسي مضطربًا وغير متجانس، فمن الممكن تعريف الحلزونية المغناطيسية والفيض المغناطيسي المقترن بها بدلالة كثافة خطوط الفيض المغناطيسي. (ar) Die magnetische Helizität ist eine Größe in der Magnetohydrodynamik. Sie ist ein Maß, das zeigt, wie sehr die Feldlinien ineinander verketten und umeinander kreisen. Bei nicht vorhandenem elektrischem Widerstand im System ist sie eine Erhaltungsgröße. Wenn magnetische Helizität in einem Magnetfeld vorhanden ist, tendiert das System dazu von kleinskaligen magnetischen Strukturen immer größere Strukturen zu formen. Dies kann man auch als einen „“ bezeichnen. Diese letzte Eigenschaft macht die magnetische Helizität besonders: Turbulente dreidimensionale Strömungen tendieren dazu, Strukturen zu zerstören, indem große Wirbel in immer kleinere zerfallen (ein als “(direkte) Energiekaskade” bezeichnetes Phänomen, das durch Lewis Fry Richardson und Andrei Nikolajewitsch Kolmogorov beschrieben worden ist), wo sie letzten Endes durch Viskosität in Hitze verwandelt werden. Durch eine Art inverse magnetische Helizitätskaskade kann das Gegenteil auftreten: Kleine helikale magnetische Strukturen (das heißt, Strukturen mit einer Helizität ungleich Null) führen zu großen Magnetfeldern. Dies ist zum Beispiel bei der Heliosphärischen Stromschicht – eine magnetische Struktur in unserem Sonnensystem – sichtbar. Magnetische Helizität ist in astrophysikalischen Systemen von großer Relevanz, da in diesen der elektrische Widerstand typischerweise gering ist. Beispielsweise ist die Dynamik der magnetischen Helizität in Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfen von Bedeutung. Der Sonnenwind enthält magnetische Helizität. Die Erhaltung der magnetischen Helizität ist auch in Dynamo-Prozessen von Relevanz. In der Fusionsforschung spielt magnetische Helizität beispielsweise in „Reversed field pinch“-Experimenten eine Rolle. Die magnetische Helizität eines Systems kann man . Unter bestimmten Annahmen und Bedingungen, kann man sie aus der „“ schlussfolgern. (de) Magnetic helicity is a quantity found in the context of magnetized plasmas. It quantifies topological aspects of the magnetic field lines: how much they are linked, twisted, writhed and knotted. In ideal magnetohydrodynamics, magnetic helicity is conserved. When a magnetic field contains magnetic helicity, it tends to form large-scale structures from small-scale ones. This process can be referred as an in Fourier space. This second property makes magnetic helicity special: three-dimensional turbulent flows tend to "destroy" structure, in the sense that large-scale vortices break-up in smaller and smaller ones (a process called "direct energy cascade", described by Lewis Fry Richardson and Andrey Nikolaevich Kolmogorov). At the smallest scales, the vortices are dissipated in heat through viscous effects. Through a sort of "inverse cascade of magnetic helicity", the opposite happens: small helical structures (with a non-zero magnetic helicity) lead to the formation of large-scale magnetic fields. This is for example visible in the heliospheric current sheet – a large magnetic structure in our solar system. Magnetic helicity is of great relevance in several astrophysical systems, where the resistivity is typically very low, so that magnetic helicity is conserved to a very good approximation. For example: magnetic helicity dynamics are important in solar flares and coronal mass ejections. Magnetic helicity is present in the solar wind. Its conservation is very important in dynamo processes. It also plays a role in fusion research, for example in reversed field pinch experiments. (en) 磁気ヘリシティ（じきへりしてぃ、英: magnetic helicity）とは、閉空間内に存在する磁場の正味のねじれ具合を定量的に示した物理量である。 一般化されたねじれ具合を示す物理量、あるいは螺旋に関する現象は、ヘリシティと呼ばれる。一般化されたヘリシティの数式は、ガウスの絡み数に由来する。 (ja) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Circular_DNA_Supercoiling.png?width=300 |
| dbo:wikiPageExternalLink | https://gonewithsolarwind.com/index.php/helical-gallery http://emps.exeter.ac.uk/mathematics/staff/mab215/publications |
| dbo:wikiPageID | 1082916 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 22825 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1112676049 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Scalar_potential dbr:Energy_cascade dbr:Viscosity dbr:Vortex dbr:Vorticity dbr:Cross_product dbr:Maxwell_(unit) dbr:Energy dbr:Fusion_power dbr:Gauge_fixing dbr:Gaussian_units dbr:Conservation_law dbr:Coronal_mass_ejection dbr:Volume_integral dbr:Andrey_Kolmogorov dbr:Lewis_Fry_Richardson dbr:Lodewijk_Woltjer dbr:Magnetic_field dbr:Magnetic_vector_potential dbr:Magnetohydrodynamics dbr:Complex_conjugate dbr:Magnetic_reconnection dbr:Cauchy–Schwarz_inequality dbr:Walter_M._Elsasser dbr:Weber_(unit) dbr:Heliospheric_current_sheet dbr:Helix dbr:Linking_number dbr:Writhe dbr:Curl_(mathematics) dbr:Dynamo_theory dbr:Solar_flare dbr:Uriel_Frisch dbr:Reversed_field_pinch dbr:International_System_of_Units dbr:Hydrodynamical_helicity dbc:Astrophysics dbc:Physical_quantities dbc:Plasma_physics dbr:Plasma_(physics) dbr:Solenoidal_vector_field dbr:Ideal_magnetohydrodynamics dbr:Solar_wind dbr:Twist_(mathematics) dbr:Wave_vector dbr:Woltjer's_theorem dbr:Magnetic_flux_tube dbr:Fourier_space dbr:Kinetic_helicity dbr:Conservation_law_(physical) dbr:File:Circular_DNA_Supercoiling.png dbr:Current_helicity dbr:Inverse_transfer dbr:Relative_helicity |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Reflist |
| dcterms:subject | dbc:Astrophysics dbc:Physical_quantities dbc:Plasma_physics |
| rdf:type | yago:Abstraction100002137 yago:Measure100033615 yago:WikicatPhysicalQuantities |
| rdfs:comment | 磁気ヘリシティ（じきへりしてぃ、英: magnetic helicity）とは、閉空間内に存在する磁場の正味のねじれ具合を定量的に示した物理量である。 一般化されたねじれ具合を示す物理量、あるいは螺旋に関する現象は、ヘリシティと呼ばれる。一般化されたヘリシティの数式は、ガウスの絡み数に由来する。 (ja) تُعرف حلزونية أي مجال اتجاهي أملس مُعرف داخل نطاق معين من الفراغ ثلاثي الأبعاد (R^3) بأنها الكمية القياسية التي تستخدم في قياس مدى التفاف وتشابك خطوط هذا المجال حول بعضها.[1] وفي سياق الحلزونية المغناطيسية، فإن المجال الخاضع للدراسة هنا هو المجال المغناطيسي. ويعد هذا المصطلح تعميمًا للمفهوم الطبولوجي الذي يعرف بـ«أعداد التشابك»، وذلك حتى يشمل الكميات التفاضلية اللازمة لوصف المجال المغناطيسي. وكما جرت العادة في الكثير من الكميات المتعلقة بالقوة الكهرومغناطيسية، فإن الحلزونية المغناطيسية (والتي تصف خطوط المجال مغناطيسي) تتشابه إلى حد كبير بمفهوم حلزونية ميكانيكا الموائع (والتي تصف خطوط سريان الموائع). (ar) Die magnetische Helizität ist eine Größe in der Magnetohydrodynamik. Sie ist ein Maß, das zeigt, wie sehr die Feldlinien ineinander verketten und umeinander kreisen. Bei nicht vorhandenem elektrischem Widerstand im System ist sie eine Erhaltungsgröße. Wenn magnetische Helizität in einem Magnetfeld vorhanden ist, tendiert das System dazu von kleinskaligen magnetischen Strukturen immer größere Strukturen zu formen. Dies kann man auch als einen „“ bezeichnen. Die magnetische Helizität eines Systems kann man . Unter bestimmten Annahmen und Bedingungen, kann man sie aus der „“ schlussfolgern. (de) Magnetic helicity is a quantity found in the context of magnetized plasmas. It quantifies topological aspects of the magnetic field lines: how much they are linked, twisted, writhed and knotted. In ideal magnetohydrodynamics, magnetic helicity is conserved. When a magnetic field contains magnetic helicity, it tends to form large-scale structures from small-scale ones. This process can be referred as an in Fourier space. (en) |
| rdfs:label | حلزونية مغناطيسية (ar) Magnetische Helizität (de) Magnetic helicity (en) 磁気ヘリシティ (ja) |
| owl:sameAs | freebase:Magnetic helicity yago-res:Magnetic helicity wikidata:Magnetic helicity dbpedia-ar:Magnetic helicity dbpedia-de:Magnetic helicity dbpedia-ja:Magnetic helicity https://global.dbpedia.org/id/Co1H |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Magnetic_helicity?oldid=1112676049&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Circular_DNA_Supercoiling.png |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Magnetic_helicity |
| is dbo:wikiPageDisambiguates of | dbr:Helicity |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Renzo_L._Ricca dbr:Dynomak dbr:Index_of_physics_articles_(M) dbr:List_of_plasma_physics_articles dbr:Sustained_Spheromak_Physics_Experiment dbr:Colliding_beam_fusion dbr:Conservation_law dbr:Lewis_Fry_Richardson dbr:Madison_Symmetric_Torus dbr:Magnetic_field dbr:ZETA_(fusion_reactor) dbr:Fatima_Ebrahimi dbr:Magnetic_reconnection dbr:Magnetization_reversal_by_circularly_polarized_light dbr:Force-free_magnetic_field dbr:Hydrodynamical_helicity dbr:John_Bryan_Taylor dbr:Field-reversed_configuration dbr:Helicity dbr:Twist_(mathematics) dbr:Synthetic_molecular_motor dbr:Nanoelectromechanical_systems dbr:Molecular_switch dbr:Trisops dbr:Woltjer's_theorem dbr:Spheromak dbr:Topological_fluid_dynamics |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Magnetic_helicity |
