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目录1

第一章 绪论1

§1.1 引言1

§1.2 等离子体基本参量6

一、等离子体的独立参量n和T6

二、德拜长度8

三、等离子体振荡频率13

四、电导率15

§1.3 动力论方程24

§1.4 宇宙等离子体的特点27

第二章 单粒子轨道理论30

§2.1 均匀稳恒电磁场中粒子的运动31

一、E＝031

二、有限E值33

三、重力场37

§2.2 非均匀磁场中的漂移——横向梯度漂移和曲率漂移38

§2.3 随时间变化电磁场中的漂移42

§2.4 寝渐不变量46

一、磁矩不变量μ47

二、第二个寝渐不变量——纵向不变量J与费米加速机制53

三、第三个寝渐不变量——磁通不变量φ57

§2.5 带电粒子在地磁场中的运动58

第三章 宇宙磁场位形理论63

§3.1 宇宙磁场的特点63

§3.2 偶极磁场和磁层64

§3.3 无作用力场71

一、势场74

二、线性无力场74

三、非线性无力场77

§3.4 扇形磁场84

第四章 磁流体力学理论及其在宇宙等离子体中的一些应用88

一、导电流体描述的适用性条件90

§4.1 磁流体力学的基本方程90

二、磁流体力学方程92

§4.2 完全电离等离子体的二流体模型、广义欧姆定律、冷等离子体方程96

一、完全电离等离子体的二流体模型96

二、广义欧姆定律99

三、冷等离子体方程103

四、矩方程与磁流体力学方程105

§4.3 导电流体中磁场的变化109

一、磁场的扩散效应110

二、磁场的冻结效应112

三、量级分析法（或称量纲分析法），磁雷诺数Rm与导电流体中磁场的变化118

一、磁压力和磁张力121

§4.4 磁场应力121

二、太阳黑子的平衡125

三、“瓜籽效应”126

§4.5 磁流体静力学130

一、导电流体在磁场中的平衡与磁流体静力学方程130

二、地球磁层尾的平衡位形133

三、宁静日珥的平衡位形138

§4.6 箍缩效应149

一、平衡箍缩149

二、动力箍缩156

三、箍缩效应的一些应用163

§4.7 发电机理论166

一、一般讨论166

二、天体有规磁场的维持…………………………………………？三、天体无规（局部）场的维持和放大的可能性173

第五章 等离子体中的波动和能量的传输176

§5.1 磁流体力学波动178

一、阿尔芬波179

二、可压磁流体中的波动190

§5.2 冷等离子体中波动的一般理论202

§5.3 CMA图213

§5.4 热等离子体波227

一、热等离子体中的低频波227

二、热等离子体中的纵波230

三、朗道阻尼的物理图象239

四、等离子体波动的一般色散关系243

第六章 宇宙等离子体中的激波247

§6.1 流体力学激波的一般概念250

一、平面激波的基本规律250

二、激波的简单理论254

§6.2 磁流体力学激波258

一、间断面和相容性条件258

二、磁激波的兰金-雨贡尼？方程262

三、平行于磁场方向的激波264

四、垂直于磁场方向的激波266

§6.3 激波的厚度269

§6.4 磁场的快速湮灭——佩切克（petschek）机制271

一、中性电流片的帕克-斯维特机制272

二、导电流体不可压情况下的佩切克机制276

三、导电流体可压情况下的佩切克机制286

§6.5 一维非定常流动——简单波289

一、流体力学切向间断面的不稳定性292

§6.6 无磁撞等离子体中的激波299

一、无碰撞等离子体299

二、无碰撞等离子体中激波的一般讨论300

三、基本方程式302

四、无碰撞等离子体中激波结构的分类304

五、守恒关系和相容性条件307

六、在麦克斯韦分布下的兰金-雨贡奥关系式309

七、地球的弓激波316

第七章 等离子体的宏观不稳定性与宇宙中的活动现象319

§7.1 引言319

§7.2 电流不稳定性334

一、柱电流箍缩不稳定性的物理图象334

二、存在纵向磁场的线箍缩面电流等离子体柱的不稳定性339

三、具有体电流分布的箍缩等离子体柱的不稳定性348

四、有流动情况下箍缩等离子体柱的扭曲不稳定性353

五、电流不稳定性在太阳活动区物理上的一些应用361

一、无磁场情况下的瑞利-泰勒不稳定性367

§7.3 瑞利-泰勒不稳定性367

二、磁流体中的瑞利-泰勒不稳定性371

三、重力场中等离子体-磁场（真空）边界的稳定性问题381

四、另一种瑞利-泰勒型不稳定性——磁场的不均匀性385

所引起的不稳定性385

五、宇宙等离子体中的应用实例：克鲁斯卡-史瓦西不稳388

定性和宇宙γ射线爆388

§7.4 开尔文-赫姆霍兹不稳定性392

二、经典的流体力学开尔文-赫姆霍兹不稳定性397

三、磁流体力学的开尔文-赫姆霍兹不稳定性401

四、开尔文-赫姆霍兹不稳定性的应用408

§7.5 交换不稳定性、磁力线剪切和端结的致稳效应415

一、磁场中低β等离子体的交换不稳定性416

二、萨德姆条件425

三、磁力线剪切和端结的致稳效应429

§7.6 有限电阻不稳定性433

一、片箍缩有限电阻不稳定性435

二、柱面形状的电阻不稳定性461

三、无碰撞等离子体中的撕裂模不稳定性和磁尾动力学467

四、中子星吸积盘的撕裂模不稳定性与快速X射线爆473

§8.1 引言和伏拉索夫方程479

一、引言479

能影响479

第八章 等离子体的微观不稳定性及其对宇宙物理过程的可479

二、几种动力论方程481

三、无碰撞等离子体与伏拉索夫方程490

§8.2 静电波（朗缪尔波）与朗道阻尼，等离子体静电不稳定性的判据500

一、等离子体中的静电波和朗道阻尼500

二、静电不稳定性的判据515

§8.3 川流（束流）不稳定性526

一、二川流不稳定性（二束不稳定性）527

二、束-等离子体不稳定性530

三、比尤内门（Buneman）不稳定性535

四、热运动对上述几种不稳定性的可能影响537

五、离子声波不稳定性539

六、讨论及应用545

七、等离子体中另一种由电流驱动的不稳定性——电流相关不稳定性553

§8.4 速度分布各向异性引起的不稳定性556

一、一般讨论557

二、沿磁场方向传播的不稳定模式564

三、赫利斯不稳定性569

四、损失锥不稳定性573

§8.5 漂移不稳定性579

一、非均匀等离子体平衡态的分布函数580

二、漂移波584

三、漂移不稳定性589

四、影响漂移不稳定性增长的因素592

五、漂移回旋不稳定性596

六、对具有简化结构的磁层顶中低混杂漂移波不稳定性的讨论598

§8.6 等离子体的微观不稳定性与反常电导率607

一、引言607

二、反常电导率理论610

三、反常电导率的具体计算625

四、结论和讨论631

第九章 加速带电粒子的可能机制632

一、费米加速的观测基础和物理基础635

§9.1 费米加速机制635

二、费米统计加速的理论基础636

三、一阶费米加速和二阶费米加速642

四、费米加速机制的能谱643

五、讨论和应用651

§9.2 电双层（或称空间电荷层、鞘层）理论654

一、电双层的定义和性质655

二、定常电双层的基本理论659

三、电双层的实验和观测及其在宇宙等离子体中应用的实例676

§9.3 等离子体湍动加速685

一、引言685

二、激发等离子体波湍动的因素691

三、产生等离子体波湍动的基本理论694

四、处理调制不稳定性的理论方法702

五、在天体物理中强等离子体波湍动对电子的加速709

§9.4 激波加速713

一、激波波前附近粒子加速的一般原理713

二、由激波加速的粒子能谱717

三、无碰撞激波对粒子的加速721

四、激波加速中的波-粒子互作用734

五、随机加速的一些应用742

§9.5　低频电磁波加速744