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目录1

前言1

第一章 导论1

§1.1 历史背景1

§1.2 宇宙磁场5

§1.3 宇宙导电流体13

§1.4 宇宙磁流体力学17

第二章 磁流体力学的基本关系22

§2.1 电磁流体的连续介质描述23

1．运动介质电动力学概要23

2．连续介质力学的守恒关系28

3．电磁流体力学的守恒关系32

§2.2 粘性应力与热流34

1．流体的应力和应变34

2．热传导38

3．热辐射39

§2.3 状态方程42

1．完全气体近似42

2．等离子体的状态方程43

3．Saha公式44

4．等离子体的完全气体近似46

§2.4 多组元流体模型和电流方程48

1．多组元模型48

2．完全电离等离子体的电流方程51

3．部分电离气体的电流方程54

§2.5 磁流体力学近似57

1．磁流体力学近似条件57

2．磁流体力学方程组59

§2.6 磁流体力学的边界条件61

1．电磁场的边界条件61

2．力学边界条件64

3．理想磁流体力学的间断面65

4．地球磁层边界的切向间断面模型69

§2.7 正交坐标系中磁流体力学方程组的表示法71

第三章 磁流体力学的特性77

§3.1 磁流体力学的相似参数78

§3.2 洛伦茨力的力学效应84

1．洛伦茨力的各种表述方法84

2．洛伦茨力对运动的影响88

3．洛伦茨力引起的波动93

§3.3 磁场的扩散95

1．磁扩散96

2．Sweet-Parker磁合并机制98

3．小磁雷诺数近似101

§3.4 磁冻结效应104

1．阿尔文定理104

2．磁冻结的概念106

3．等旋转定理109

§3.5 磁流体力学的边界条件111

§3.6 无碰撞等离子体的磁流体力学描述116

第四章 磁流体静力学121

§4.1 静力学无力场122

1．一维无力场124

2．二维无力场126

3．三维无力场133

§4.2 地球磁尾的平衡位形137

1．二维渐近模型138

2．二维磁场的准确解142

3．与无碰撞等离子体理论的比较145

1．磁势函数方法148

§4.3 二维磁流体静力学平衡148

2．级数展开法152

3．相似解158

§4.4 非轴对称磁流体静力学161

1．相对于偶极场的偏离162

2．黑子磁场的扭转纤维结构166

3．日球磁场169

4．关于宇宙磁场位形的拓扑不变性173

第五章 磁流体力学波动176

§5.1 声波177

1．讨论波动的方法179

2．波动的近似处理181

3．波动能量的守恒关系184

4．太阳大气加热的能源186

§5.2 阿尔文波188

1．物理图象188

2．有限振幅阿尔文波189

3．不可压流体中的小扰动阿尔文波190

4．太阳大气中的阿尔文波193

5．太阳风中的阿尔文涨落198

§5.3 磁流体力学波200

1．理想磁流体力学的波动200

2．Freidrichs图205

3．有限电阻对磁声波的影响208

1．磁流体力学简单波的模式210

§5.4 磁流体力学简单波210

2．磁流体力学简单波的关系214

3．简单波的叠起216

§5.5 重力的影响219

1．重力波219

2．磁声重波222

第六章 磁流体力学激波228

§6.1 磁流体力学激波关系229

1．激波关系230

2．磁流体力学激波的性质232

3．导灭（Switch-off）和导生（Switch-on）激波236

1．弱激波近似238

§6.2 磁流体力学激波的方向性238

2．任意强度的激波240

§6.3 激波的进化性241

1．气体动力学激波的进化性242

2．磁流体力学激波的进化性244

3．非进化性激波的注释248

§6.4 磁流体力学激波结构251

1．激波层的方程252

2．Bn＝0时的激波结构255

§6.5 磁流体力学激波关系讨论260

1．将激波后的量用激波前的量表示260

3．弱激波近似263

2．θ＝0和θ＝？的情况263

4．日球内层慢激波267

第七章 磁流体力学流动271

§7.1 一维定常流动272

1．太阳风的加速机制272

2．强磁通量管中的流动276

3．洛伦茨力的影响279

§7.2 二维定常流动281

1．射电星系射流结构中的磁场282

2．太阳风的二维流动特性286

3．一类自洽解291

4．二维定常流的一般讨论291

5．定常绕流295

1．轴对称运动学无力场297

§7.3 运动学无力场297

2．磁绳的动力学模型300

3．旋转运动扭绞磁力线储能303

4．相似解306

§7.4 磁力线合并机制310

1．基本概念310

2．数学描述312

3．应用318

4．关于Petschek磁合并机制的讨论320

第八章 磁流体力学不稳定性323

1．广义维里定理326

§8.1 维里定理326

2．经典的维里定理329

3．磁场的影响331

§8.2 Kelvin-Helmholtz不稳定性333

1．流体力学切向间断面的稳定性334

2．磁流体力学的Helmholtz不稳定性337

3．地球磁层内的微脉动340

§8.3 Rayleigh-Taylor不稳定性342

1．流体力学的Rayleigh-Taylor不稳定性343

2．磁流体力学Rayleigh-Taylor不稳定性348

3．自引力气体盘中的Rayleigh-Taylor不稳定性352

1．热对流357

§8.4 热力不稳定性357

2．磁场对热力不稳定性的影响360

§8.5 撕裂模不稳定性367

1．简单理论367

2．撕裂模不稳定性解释天体中的爆发过程373

§8.6 能量原理和等离子体柱的不稳定性376

1．线性化位移矢量方程376

2．能量原理378

3．圆柱等离子体的一维能量原理380

第九章 磁流体力学湍流385

§9.1 流体力学湍流387

1．雷诺应力387

2．混合长度理论391

3．局部各向同性近似393

4．湍流谱分析395

§9.2 各向同性磁流体力学湍流397

1．涡场与磁场的类比397

2．各向同性磁流体力学湍流的统计理论399

3．磁流体力学湍流谱401

§9.3 一阶光滑近似406

1．运动学描述406

2．湍流输运系数409

3．有螺度的湍流411

1．通常湍流近似415

§9.4 有涨落效应的磁流体静力学关系415

2．局部展开419

3．太阳大气中的湍流场422

第十章 发电机理论425

§10.1 发电机效应简例426

1．盘单极发电机427

2．地球大气层发电机428

3．太阳风-磁层发电机430

4．太阳活动周期的半经验模型433

§10.2 自持发电机的特性434

1．磁场的衰减和维持434

2．无发电机定理438

3．运动学自激发电机的数学描述441

§10.3 地球层流发电机理论442

1．地球运动学发电机的描述443

2．自由衰减模（Rm＝0）445

3．地球发电机方程的形式解447

§10.4 湍流发电机理论451

1．基本概念451

2．Брагинский的弱非轴对称理论454

3．平均场电动力学的α2发电机459

4．αω发电机模型463

§10.5 关于发电机理论的讨论471