電漿動力學及其在太陽物理中的套用

《電漿動力學及其在太陽物理中的套用》是2009年叢書名現代太陽物理叢書黃光力ISBN9787030249258出版時間2009-08-01版次1頁數163裝幀精裝開本16開所屬分類圖書>科學與自然>物理學社出版的圖書，作者是黃光力。

基本介紹

• 書名：電漿動力學及其在太陽物理中的套用
• 作者：黃光力
• ISBN：9787030249258
• 出版時間：2009-08-01

圖書相信

作　者： 黃光力 著

叢 書 名：現代太陽物理叢書出 版 社：黃光力ISBN：9787030249258出版時間：2009-08-01版　次：1頁　數：163裝　幀：精裝開　本：16開所屬分類：圖書 > 科學與自然 > 物理學

內容簡介

《電漿動力學及其在太陽物理中的套用》將基本理論和天文套用相結合，根據太陽物理深入發展的需求，側重介紹了電漿動力學理論框架及其與磁流體力學基本方程的關係。系統推導了電漿動力學的線性理論（包括色散關係和微觀不穩定性）及其在太陽射電物理中的套用實例。並通過若干個例，列舉了非線性電漿動力學理論的基本類型及其在太陽物理中的套用。最後對電漿動力學所涉及的幾個重要問題進行了專題討論。為了便於研究生學習和掌握《電漿動力學及其在太陽物理中的套用》的內容，各章均設定了一些習題。

《電漿動力學及其在太陽物理中的套用》可作為太陽物理，特別是太陽射電物理的研究生和研究人員的入門書和參考書

作者簡介

黃光力　1949年出生於南京，1982年畢業於山東大學物理系，1985年於核工業西南物理研究院獲電漿物理碩士，1990年於中國科學院紫金山天文台獲天體物理博士。現任中國科學院紫金山天文台“太陽活動”創新團隊的首席研究員和博士生導師。作者長期從事太陽射電和天體電漿物理領域研究，在國內外學術刊物發表了上百篇論文；並在南京大學天文系承擔電漿動力學的研究生課程，培養了多名博士和碩士研究生。於1988年獲美國史密松天文台博士前基金、1994年獲法國國家科學研究中心一王寬誠博士後基金、2000年任日本文部省訪問教授。主持完成“九五”和“十五”國家自然科學重點項目各一項、面上基金多項。曾獲1993年中國科學院自然科學二等獎和2000年北京市科學技術一等獎各一項。

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目錄

第1章 前言

參考文獻

第2章 電漿的定義

2.1 德拜長度和準中性條件

2.2 德拜球中的粒子數條件

2.3 中性粒子和帶電粒子的碰撞頻率

本章習題

參考文獻

第3章電漿動力學的基本方程

3.1 引言

3.2 Klimontovich-Dupree方程

3.3 無碰撞的弗拉索夫方程

3.4 玻爾茲曼方程（短程碰撞）

3.5 福克爾-普朗克方程（庫侖碰撞）

本章習題

參考文獻

第4章 磁流體力學方程的推導

4.1 動力學方程的矩方程

4.2 雙（多）流體方程

4.2.1 連續性方程

4.2.2 運動方程

4.2.3 能量輸運方程

4.2.4 雙（多）流體方程組

4.2.5 碰撞項的性質

4.3 磁流體力學方程

4.3.1 磁流體的質量密度、平均速度、電荷密度和電流密度

4.3.2 磁流體連續性方程

4.3.3 磁流體運動方程

4.3.4 廣義歐姆定律

4.3.5 磁流體力學方程

4.3.6 簡化的磁流體力學方程

本章習題

參考文獻

第5章 “冷”電漿色散方程

5.1 雙流體方程的線性化

5.2 推導色散關係所必需的三個張量

5.2.1 電導率張量

5.2.2 介電張量

5.2.3 色散張量

5.3 “冷”電漿色散方程

5.3.1 一般形式

5.3.2 兩個重要的特例

5.3.3 幾種常見的“冷”電漿波

5.4 “冷”電漿色散曲線

5.4.1 幾種典型的色散曲線

5.4.2 截止頻率和共振頻率

5.4.3 背景電漿參數的影響

本章習題

參考文獻

第6章 電漿動力學色散方程

6.1 未擾軌道積分

6.1.1 弗拉索夫方程的線性解

6.1.2 未擾軌道的選擇

6.2 電導率張量

6.2.1 電導率張量的一般形式

6.2.2 電導率張量的各個分量

6.2.3 電導率張量的復對稱性

6.3 介電張量和色散張量

本章習題

參考文獻

第7章 共振（相干）不穩定性

7.1 電子迴旋脈澤不穩定性——共振不穩定性

7.1.1 不穩定性增長率的近似表達式

7.1.2 介電張量的反Hermitian分量

7.1.3 “冷”電漿色散張量的伴隨張量

7.1.4 常用的非熱帶電粒子的分布函式

7.1.5 速度空間的共振條件

7.1.6 電子迴旋脈澤不穩定性的增長率

7.1.7 迴旋共振吸收

7.1.8 理論計算的結果

7.1.9 和經典迴旋同步輻射機制的關係

7.2 太陽毫秒級射電尖峰輻射的解釋

7.2.1 一般特徵

7.2.2 壽命

7.2.3 頻寬

7.2.4 偏振

7.2.5 諧波結構

7.2.6 尖峰輻射的日冕高度

7.2.7 尖峰輻射的日面位置和源參數

本章習題

參考文獻

第8章 反應（非相干）不穩定性

8.1 直接求解色散方程的方法

8.1.1 經典的Buneman不穩定性

8.1.2 雙流不穩定性和朗繆爾波

8.1.3 修正後的雙流不穩定性

8.1.4 溫度和束流的變化對雙流不穩定性的影響

8.2 在共振條件附近展開的方法

8.2.1 與電子迴旋脈澤不穩定性的比較

8.2.2 弱磁化近似下的增長率

8.2.3 增長率的計算和討論

8.3 束流不穩定性增長率的解析表達式

8.4 理論和觀測的比較

8.4.1 米波Ⅲ型射電爆發的觀測特徵

8.4.2 Ⅲ型射電爆發的經典理論

8.4.3 用束流不穩定性直接放大電磁波解釋Ⅲ型射電爆發

本章習題

參考文獻

第9章 非線性電漿物理

9.1 例一：有質動力和非線性朗道阻尼

9.1.1 線性朗道阻尼

9.1.2 非線性朗道阻尼和有質動力

9.2 例二：電磁孤波理論

9.2.1 線性色散方程的弱磁化近似

9.2.2 非線性項的導出

9.2.3 非線性波動方程和孤波解

9.2.4 和太陽觀測的比較

9.3 例三：損失錐分布的形成

9.3.1 基本方程和邊界條件

9.3.2 各向同性注入的粒子源

9.3.3 任意角度注入的粒子源

9.3.4 捕獲粒子的注入深度

9.3.5 初始投射角對太陽硬X射線和微波足點發射的不對稱性的影響

本章習題

參考文獻

第10章 若干問題的討論

10.1 電漿動力學和磁流體力學的關係

10.2 速度和位置的不同層次

10.3 速度空間的共振和相干輻射

10.4 準線性理論和電漿動力學的關係

10.5 線性和非線性的關係

10.6 解析和數值方法的關係

本章習題

參考文獻

後記

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前言

出版本書的動機之一是，本人在2006年11月份參加海峽兩岸第七屆空間物理研討會時，國際知名電漿物理學者、美國加州大學陳騮教授告知，為了解決人類能源短缺的問題，全球熱核聚變領域正面臨重大的發展機遇，包括中國和歐、美、日等多國合作的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）計畫已於近期立項。我國教委為了配合該項目的研究，將大力推動各高校的電漿物理基礎教育。考慮到自己早年曾在熱核聚變領域完成碩士論文，之後轉入太陽物理領域工作二十餘年，深切體會到電漿物理在太陽物理研究中的重要性；近年來，作者在南京大學天文系開設了電漿動力學的研究生課程，感到有必要結合自己的工作以及講課中的體會和收穫，為我國太陽物理研究人員和研究生編寫一本關於電漿動力學理論及其在太陽物理中的套用的參考書。

促使自己寫作本書的另一原因是，在太陽物理現有的觀測條件下，空間和地面望遠鏡的分辨能力還遠遠不能達到電漿特徵尺度即德拜長度的量級，因而太陽物理研究主要集中在巨觀的磁流體力學的尺度，相應的理論研究大多不涉及微觀帶電粒子的基本物理過程，而是更加側重於理論與大尺度觀測現象的比較和解釋。值得注意的是，近年來太陽物理的觀測（特別是空間衛星的觀測）得到高速的發展，很多太陽物理學者逐漸認識到，研究電漿物理微觀過程將成為太陽物理深入發展的必由之路。近年來，除了傳統的磁流體力學數值模擬之外，對微觀電漿過程的粒子模擬和弗拉索夫模擬也已得到太陽物理學者的廣泛重視。必須指出，儘管磁流體力學的方程來源於電漿物理的基本方程（在本書中將對兩者的關係作詳細介紹），但是兩者已經形成了各自獨立的理論體系，並具有完全不同的時空尺度和研究對象。對此，在電漿物理學科中已有明確的界定*。