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第一章 总论1

1．1 引言1

1．2 宇宙物理学中的磁场3

1．3 感应电场9

1．3．1 匀速运动物质中的感应电场9

1．3．2 旋转物体中的感应电场12

1．4 正、负空间电荷的近似相等15

参考文献15

第二章 带电粒子在磁场中的运动19

2．1 引言19

2．2 带电粒子在均匀静磁场中的运动20

2．2．1 未扰运动20

2．2．2 非磁力作用下或由孤立的磁场不均匀区引起的扰动运动．引导中心22

2．2．3 迴旋中心的运动．惯性力25

2．3 缓变磁场28

2．3．1 磁场随时间变化的情况28

2．3．2 磁场梯度沿磁场方向有分量的情况30

2．3．3 磁场梯度在垂直于磁场方向有分量的情况31

2．3．4 总平均速度33

2．3．5 沿弯曲磁力线运动的效应35

2．3．6 磁镜36

2．3．7 寝渐不变量38

2．3．8 实验和观测44

2．4 带电粒子在偶极磁场中的运动．斯笃默方法45

2．4．1 模型实验48

2．5 带电粒子在偶极磁场中的运动．微扰法48

2．5．1 关于微扰法的适用性48

2．5．2 带电粒子在偶极磁场中的漂移运动50

2．5．3～2．5．5 带电粒子在偶极磁场赤道面附近的运动54

2．6 电场对带电粒子在磁场中运动的影响57

2．6．1 赤道面内的运动58

2．6．2 沿磁力线的振动60

2．6．3 在偶极磁场中带电粒子的运动区域和禁区61

2．7 在变化磁场中带电粒子的加速64

2．7．1 寝渐的动量变化概述64

2．7．2 单级加速66

2．7．3 多级过程67

2．7．4 磁泵69

2．8 在磁场中运动的带电粒子辐射损失71

参考文献73

第三章 磁流体力学77

3．1 引言77

磁流体力学波78

3．2 定性讨论78

3．2．1 不可压缩流体的情形78

3．2．2 可压缩流体的情形79

3．3 基本方程80

3．3．1 磁力项81

3．4 不可压缩流体中的平面波．均匀磁场82

3．4．1 无穷电导率84

3．4．2 有限电导率86

3．4．3 磁流体力学波当作磁力线的振动87

3．4．4 磁流体力学波当作电磁波的一种特殊情形88

3．4．5 磁流体力学波的反射和透射90

3．5 不可压缩流体中任意形式的波92

3．5．1 无穷电导率94

3．5．2 关于科里奥利力效应的注记95

3．6 不可压缩流体中的磁流体力学涡环96

3．7 流团的磁流体力学振荡97

3．8 可压缩媒质中的磁流体力学波．磁声波99

3．8．1 基本方程的线性化和简化99

3．8．2 色散关系和传播模式101

3．9 磁流体力学适用性的判据107

3．10 磁流体力学波的实验观测112

磁流体力学的其他应用113

3．11 有磁场时导电流体的定常运动113

3．11．1 由磁场引起的各向异性．实验114

3．11．2 费拉罗等旋定律115

3．12 磁流体静力学118

3．12．1 无作用力磁场119

3．13 磁流体力学稳定性122

3．13．1 扭绞磁场的稳定性124

3．13．2 不稳定性的模型实验126

3．14 产生宇宙磁场的机制127

3．14．1 柯林定理128

3．14．2 自激发电机129

3．14．3 扭曲不稳定性模型131

3．14．4 等离子体环实验132

3．14．5 由不稳定性引起的磁场放大134

参考文献136

第四章 等离子体141

4．1 引言141

4．2 概述143

4．2．1 放电概论143

4．2．2 相似变换144

4．2．3 等离子体的一般性质146

4．3 等离子体中的碰撞过程151

4．3．1 弱电离等离子体中的电流153

4．3．2 等离子体中的库仑碰撞157

4．3．3 弱电场中高度电离等离子体中的电流162

4．3．4 强电场中的高度电离等离子体．逃逸电子163

4．4 双极扩散165

参考文献167

第五章 磁等离子体169

5．1 引言．等离子体的分类169

5．1．1 高密度等离子体，λ<<ρ169

5．1．2 中等密度等离子体，ρ<<λ<170

5．1．3 低密度等离子体，lc<<λ170

5．1．4 宇宙物理学中的磁等离子体175

5．1．5 磁等离子体性质的概述177

5．2 磁等离子体理论178

5．2．1 等离子体的微观描述和宏观描述178

5．2．2 漂移速度和宏观速度间的关系179

5．2．3 宏观方程181

5．2．3．1 三组元流体模型181

5．2．3．2 运动方程和广义欧姆定律184

5．2．3．3 电导率的数值187

5．3 横向电导率和霍耳电导串189

5．3．1 阻止霍耳电流的效应191

5．3．2 等效电路192

5．3．3 关于非均匀等离子体中垂直于磁场的电流194

5．4 磁力线的冻结197

5．4．1 宏观模型197

5．4．2 微观模型．低密度等离子体199

5．5 等离子体不均匀性的形成200

5．5．1 放电的收缩201

5．5．2 箍缩效应．贝内特关系202

5．5．3 无作用力磁场中的丝状电流203

5．6 磁等离子体中的扩散207

5．6．1 平行于磁场的扩散207

5．6．2 横越磁场的扩散208

5．6．3 双极扩散209

5．6．4 中等密度和低密度等离子体中由磁场不均匀性引起的扩散209

5．6．5 反常扩散210

5．7 等离子体的磁特性211

5．7．1 热动平衡中的等离子体211

5．7．2 扩散的、弱电离的等离子体213

5．7．3 磁约束的完全电离等离子体215

5．8 磁等离子体的膨胀川流216

5．8．1 电场和磁场217

5．8．2 高能带电粒子的加速222

5．8．3 粒子的环向漂移223

5．9 分布函数224

5．9．1 分布函数应满足的方程225

5．9．2 平衡分布227

5．9．3 应力张量227

参考文献229