( 1)
（3）
式中β，δ和γ分别是与自发磁化强度随温度变化，磁场变化及磁
化系数随温度变化有关的临界指数。流体和磁化系统在临界点附
近的标度性质已为实验证实。
Q machine: 一种 ‘quiescent’ plasma device, 基础物理实验设备。 设计为能产生一磁化、稳态、低温、全电离、无碰撞等离子体。产生的等
利用Q machine完成了回旋波、Kelvin-Hemholtz波、电子相空间hole、 电流驱动等实验。
空间探测: ·空间是一个真实的实验室,有各种各样的物理现
象和过程, 电场和磁场 电子和质子
电磁波和等离子体波
·宏观和微观: 流,粒子 ·尺度:小(粒子运动),大(太阳风)
由于尺度关系空间的现象和过程在地面实验 室大部分都不能复制再现.只能在空间实地探测.
Hale Waihona Puke G( , B) Gr( , B) Gs( , B)
（1）
‘r’ 为正常部分,’s’ 为奇异部分。
Gs(a ,bB) Gs( , B)
（2）
λ为任意参数，ɑ，ɓ为待定参数。
（2）中标度幂ɑ，ɓ不能由标度理论确定。 按临界指数的定义，
（2）及其性质可求得各个临界指数与ɑ，ɓ的关系，获得一些标度律。其中 Widom标度律为
第一章 科学数据
科学研究与几十年前相比已完全不同了,今天的 科学研究可分为:
·理论研究 ·计算机数值模拟 ·科学实验:
1、理论研究
一个物理问题用基本原理，定理进行描述论证，用一组方程或 表达式描述，进行研究。
2、计算机数值模拟
将一个物理问题抽象成一个物理模型，再将这个物理模型转化 为数学模型，将这个数学模型使用数值分析方法转化为一个计 算机能够求解的计算模型。选择适当的初值条件和边值条件计 算求解。
Widom1965年提出二类相变的具体形式可以多种多样，但在临界
点热力学函数具有某种奇异性则是普遍的。在临界点邻域某些
热力学函数可表示成幂函数形式，这些幂数即为临界指数，一
般是非整数。并假定在临界点邻域吉布斯函数是一个广义齐次
函数（GHF),可将G的奇异部分作标度，利用GHF的性质来寻 求临界指数间的关系。以磁性系统为例：
因次分析法： 通过对现象中物理量的因次（量纲）以及因次之间相互联系的条件的各种 性质的分析来研究现象的相似性的方法，它是以方程式的因次和谐性为基 础的。
标度理论： 一种研究临界现象的唯象理论。它不能确定临界指数的值，但可以建立临界 指数之间的关系-标度律。
标度假设：它是标度理论的基础，其基本思想是在临界点邻域，表征涨落相关 的空间距离，相关长度变得很大。当趋于临界点时 ，结果关于有限的 点阵距离的一切效应都消失了，ξ是唯一的特征长度。 ξ 的奇异性决定了所 有热力学函数的奇异性。在临界点邻域，任何尺度变换，例如改变到临界 点的距离时将不改变吉布斯函数的函数形式，只改变其标度。
3、实验研究
（1）实测：在实地直接进行测量。特定的时间和位置下，选择 环境条件和仪器进行采样，获得数据。
（2）实验室：在合适的装置中制造出符合要求的物理前提条件, 再现一个物理现象或过程，进行观测和测量。涉及到 相似性原理, 标度定律, Q machine 等。 实验：原理，科学设想，科学依据
方法，如何进行实验 仪器，实验设备，测量设备
离子体是直径为几个离子回旋半径，长度为几个Debye长度。
Q machine 等离子体由一加热到2000K的阳极板产生，电子由热离子辐射 发射，离子通过有低电离势的碱金属的原子的接触电离产生。热阳极板用一具 有大工作函数的金属制成，并可维持高温，例如用钨或铼。碱金属在一炉中煮 沸并设计为将一束碱金属蒸汽引向热阳极板。金属的高值或热阳极板的工作函 数以及低电离势作为对碱金属中电子能克服的一个低势垒，因此作为离化过程 更有效。有时钡由于其良好的光谱特性常作为碱金属阳极板。
单值条件：指把某一现象从无数个同类现象中分开来的条件，其包含几何条 件（形状与大小），边界条件（进与出的速度分布，壁面上流速大小等和 初始的速度分布特点）。
第二定理：描写现象的方程式可以改用相似准数的单值函数关系表示，或由定 性物理量组成的相似准数相互间存在着函数关系
第三定理：各现象的单值条件相似，且对应部位上同名的相似准数相等，则这 些现象相似（第一定理的逆定理）。
Q machine等离子体的温度接近于热阳极的温度，离子和电子的温度类似。 虽然，温度（2000K)高于室温，但它比放电等离子体中的电子的温度低的多 。低温可能产生一横截面为几个离子回旋半径的等离子体柱。碱金属在室温下 是固体，所以可作为碰撞中的机械的墙壁。中性压强可以保持比较低。对于各 种研究，等离子体是完全电离的。
科学数据处理与分析 王廼权(Wang naiquan) (中科院空间中心,空间天气学国家重点实验室)
第一章 科学数据 • 数据的生成、校准和标定（calibration） 第二章 科学数据的规范化 • 快速浏览图，CDF数据和文件，HDF等数据。 第三章 数据的输入和输出 • 数据的输入和输出，计算机程序。 第四章 科学事件 • 科学事件的确定、分析方法 第五章 分析方法 • 数值分析，数据分析，综合分析。 第六章 应用 • 神经网络，Costello模型，同步轨道环境预报。
运动相似: 两流动运动相似,相应点的流速大小成比例,方向相同。
动力相似: 要求同名力作用,相应的同名力成比例。
相似准数: 由动力相似推导相似准数,
例:
Fvn
/
Fin
Fvm Fim
Re
VL v
为Reynol
(Lundquist)数，表示惯性力与粘性力之比
相似三定理：
第一定理：彼此相似的现象，其单值条件相似，对应部位上同名相似准数必定 相等，即相同名称的相似准数分别相等。
相似性原理:
相似: 如果两个同一类的物理现象,在对应的时空点各标量物理量 的大小成比例,各物理量除大小成比例外 且方向相同,则称两个 现象是相似的。
流体流动相似条件: 流动几何相似、运动相似、动力相似,以及流 动的边界条件和起始条件相似。
几何相似: 指流动空间几何相似,即形成空间任意相应两线段夹角 相同,任意相应线段长度保持一定比例。