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熊大閏
來源:互聯網

熊大閏(1938年9月16日—),祖籍江西南昌,生于江西吉安,天體物理學家、中國科學院紫金山天文臺研究員、國家攀登計劃項目“天體劇烈活動的多波段觀測和研究”首席科學家、中國科學院院士(學部委員)。

熊大閏出生于書香世家,其祖父熊育錫和叔祖父熊元鍔一起創辦了南昌心遠中學,熊家子孫亦大多從事教育科技工作。解放后,熊大閏父親調任外縣任教,收入驟降,生活日益困難,母親靠著變賣家具雜物以及親友的支援養活熊大閏兄妹4人。少年時期,熊大閏就讀于實驗小學和南昌市第一中學,均為當時南昌最好的學校,他最喜愛數學,在課余時間也熱愛運動和看小說,閱讀潛移默化地影響了他的立身處世。1956年,熊大閏考入北京大學物理系,畢業后分配到中國科學院紫金山天文臺恒星研究室。他于1978年晉升為助理研究員,1980年任副研究員,1986年晉升為研究員,1991年當選為中國科學院院士

恒星對流理論以及與之有關的恒星結構、演化和脈動穩定性問題的研究中,熊大閏摒棄了傳統的混合長的對流理論,發展了一種獨立的非定常恒星對流的統計理論和一種非局部對流的統計理論,并成功地將它們用于變星脈動和大質量恒星演化的理論計算,解釋了變星脈動不穩定區紅端邊界,克服了傳統理論在大質量恒星演化計算中著名的所謂半對流區的理論困難。較之傳統理論,新理論得到與觀測更為相合的結果。他的理論受到國際同行的高度重視,被稱為“熊氏對流理論”,獲得廣泛的引用和高度的評價。他的研究成果先后獲得首屆江蘇省重大科技成果二等獎、首屆中國科學院自然科學一等獎、首屆王丹萍科學獎、何梁何利基金獎等榮譽。

人物經歷

早年經歷

熊大閏祖籍江西南昌,因戰亂舉家向贛州市撤逃,南逃路上他于1938年9月16日在江西吉安出生。熊大閏的祖父熊育錫和叔祖父熊元鍔一起創辦了南昌南昌市心遠中學,其父親在心遠中學教體育,熊家子孫亦大多從事教育科技工作。抗日戰爭結束后,熊大閏舉家返回南昌市,因家庭經濟狀況惡化,生活日益艱難。解放后,熊大閏父親調往外縣任教,收入驟降,母親靠著變賣家具雜物以及親友的支援養活熊大閏兄妹4人。

求學經歷

少年時期,熊大閏就讀于實驗小學和南昌市第一中學,均為當時南昌最好的學校。彼時他最喜愛數學,但在課余時間也熱愛運動和看小說,伊凡·屠格涅夫亞歷山大·普希金、萊蒙托夫、維克多·雨果等作者的小說對其立身處世起到了潛移默化的影響。1956年,熊大閏考入北京大學物理系。

工作經歷

1962年,熊大閏自北京大學畢業分配到中國科學院紫金山天文臺恒星研究室,從事變星光電測光的觀測研究,工作至今。熊大閏剛工作時,經過一段時間的學習和調研,提出了3個研究課題和方向:伴星的脈動性質是怎樣的;利用多色測光和偏振測光研究天體的輻射性質和從事星際介質物理的研究;恒星對流對變星脈動有何影響。

1964年前后,熊大閏完成了蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡完全電子簡并白矮星模型(錢德拉塞卡該項工作在20世紀80年代獲諾貝爾物理學獎)的脈動理論計算,原本投稿《天文學報》,后因遇到“文化大革命”,《天文學報》停刊未發表。在這期間,熊大閏提出一個課題,認為為定量處理對流與脈動的耦合,就需要發展一種非定常的恒星對流理論。但因“文化大革命”,這一理論直到1975年前后才得以重新開始研究。1977年,熊大閏提出一種非定常湍動對流的統計理論,隨后將它用于變星脈動理論計算,成功解釋了造父變星天琴座RR型變星脈動不穩定區低溫(紅)邊界存在的理論難題。

熊大閏于1978年晉升為助理研究員,1980年任副研究員,1986年晉升為研究員,1991年當選為中國科學院院士。而自1979年起,熊大閏的研究成果先后獲得首屆江蘇省重大科技成果二等獎、首屆中國科學院自然科學一等獎、首屆王丹萍科學獎、何梁何利基金獎等榮譽。

2002年7月,國際天文聯合會第210號會議(IAU?Symposium?210)“恒星大氣模型”在瑞典大學城烏普沙拉市舉行,熊大閏在會上作了題為“對流與恒星結構、演化和振蕩”的特邀報告。

主要成就

恒星對流理論的研究

熊大閏摒棄了傳統的唯象的混合長理論,發展了一種湍動對流的統計理論,將恒星對流理論建立在流體力學方程和湍流理論基礎之上,因此它具有更堅實的物理基礎,能更準確地描述湍動對流的動力學行為。1977年他提出一種非定常對流的統計理論,1979年又提出一種非局部對流的統計理論,爾后又將其推廣到化學不均勻的恒星組態,從而可以用來處理恒星演化過程中化學元素的非局部對流混合。為精確地研究變星脈動與對流的耦合,1989年他將Unno-Spiegel的輻射流體動力學方程推廣到包含對流的更一般情況。無論是對光學厚還是光學薄的情況,都能較為精確地處理輻射、對流與恒星脈動三者的耦合。

熊大閏用湍流的統計理論來描述對流的物理過程,這就使恒星對流理論建立在湍流理論和流體力學的基礎上,因而比國際上其它天文學家運用唯象理論造一個模型的方法要精確得多,有更堅實的物理基礎。熊大閏把這個理論運用到變星脈動理論中去,對天琴座RR型變星和造父變星的振動進行了詳盡的理論計算,成功地解釋了為什么在所謂變星脈動不穩定帶之外的溫度較低的恒星不能振蕩的原因。在當時,這是國際上變星脈動理論的一個重要的未解決的難題。熊大閏是國際上最早探索并解決此難題的天文學家之一。

太陽對流區結構的研究

熊大閏和他的合作者利用他的非局部對流理論,計算得到第一個太陽的非局部對流模型。他們模型的內部溫度壓力結構以及太陽大氣湍流速度-溫度場分布同觀測符合得很好,并且正確預言了通過對流區邊界,湍流速度和溫度關聯改變符號的觀測事實。此外,他們還正確指出,所謂日震學探測到的太陽對流區底部溫度的突然升高并不是通常人們所認為的不透明度的突然增高或氦豐度的突變而致,相反它正是非局部對流貫穿效應的自然結果。K. G. Petrovay曾稱它是現存最好的太陽對流區模型。

恒星演化的研究

對流和質量損失是大質量恒星演化研究中兩個最主要的未獲解決的理論困難。熊大閏很早就意識到,大質量恒星演化計算中出現的所謂半對流理論矛盾實際上是由對流的局部處理造成的,假若恢復對流的非局部處理,半對流的理論矛盾將自行消失。1985年他利用自己發展的化學非均勻的非局部對流理論,計算了大質量恒星的演化。證實了他的理論預言,半對流矛盾的確自行消失了。此外在H-R圖上,非局部對流的恒星演化跡具有更高的光度,主序帶也更寬。這將有利于緩和亮星在H-R圖上分布觀測與理論間的矛盾,同時也可以用來解釋著名的所謂造父變星質量矛盾。

變星脈動的理論研究

熊大閏指出對流與脈動的動力學耦合(湍流壓和湍流黏滯性)對變星脈動具有同等重要性。為了正確處理變星脈動與對流的耦合,熊大閏發展了一種非局部非定常的恒星對流理論。利用該理論,他和他的合作者對幾類具代表性的脈動變星進行了理論計算。不僅從理論上得到一個與觀測較好符合的天琴座RR型變星和盾牌座8型變星脈動不穩定帶紅端邊界,而且解釋了在經典的造父變星脈動不穩定帶之外的低溫區還存在Mira(長周期)變星脈動不穩定區。在H-R圖上不同區域脈動變星的不同脈動性質,也可以從熱對流、湍流壓與湍流黏滯性作用的相對大小隨恒星的結構與脈動模式而變化加以解釋。總的傾向是巨星和超巨星傾向基音和低階泛音上脈動;而矮星傾向高階泛音脈動。

主要著作

社會任職

熊大閏曾任《天文學報》主編,還擔任過中國科學技術大學天文與空間科學學院博士生導師。

榮譽獎項

相關評價

中國人民政治協商會議南京市鼓樓區委員會評價:熊大閏在恒星對流理論以及與之有關的恒星結構、演化和脈動穩定性問題這一研究領域,提出獨立的“熊氏對流理論",解決了20世紀70年代到80年代該領域內諸多國際性難題。

日本天文學家海野和三郎在一篇關于恒星對流理論的國際學術討論會的評述性報告中評價:在現今所有的具有較堅實流體力學基礎的恒星對流理論中,從其簡潔性和正確性來看,熊氏理論看來是最好的一個。

人物關系

人物故事

自2004年5月以來,熊大閏院士、鄧李才研究員等專家和學者捐資36.6萬元在四川省雅安市漢源縣坭美鄉石泉村實施了學校捐建、貧困生幫扶和飲水、公路、特困戶房屋改造等9個幫扶項目,目前已全部投用。

參考資料 >

紫臺概況.中國科學院紫金山天文臺.2024-05-06

熊大閏院士在國際天文聯合會會議上作報告.中國科學院.2024-05-06

《概況--中國科學院紫金山天文臺》.中國科學院紫金山天文臺.2024-05-13

《導師介紹》.中國科學技術大學天文與空間科學學院.2024-05-13

《中科院院士熊大閏一行到坭美鄉調研扶貧項目進展》.漢源縣人民政府.2024-04-23

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