《電漿天體物理學》是2024年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：電漿天體物理學
- 出版時間：2024年1月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030767103
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
電漿天體物理學是現代天體物理學的基礎理論之一，同時也為空間物理學、空間天氣學等學科提供了重要的理論研究方法。《電漿天體物理學》分四個部分。第一部分主要介紹天體電漿的基本理論，包括天體電漿的主要特徵、磁場的起源、對天體電漿中的單粒子軌道描述、磁流體力學描述以及動理論描述，此外還介紹了電漿中的波動理論。第二部分則主要介紹天體電漿中的輻射機制以及電磁波在天體電漿中的傳播理論。其中重點介紹了相干輻射機制，包括電子迴旋脈澤輻射和電漿輻射。第三部分主要介紹天體電漿中的粒子加速理論，包括費米加速、電場加速、湍流加速、激波加速等加速機制，同時還簡要介紹了宇宙線物理及相關的高能粒子加速機制。第四部分是關於實驗室天體物理的介紹，主要包括實驗室天體物理的基本構想和對若干天體物理前沿問題的實驗研究，包括實驗方案、實驗結果及相關的數據分析等。
圖書目錄
序言
第一部分 天體電漿的基本理論
第1章 電漿天體物理概論 3
1.1 什麼是電漿？ 3
1.1.1 德拜禁止 6
1.1.2 朗繆爾振盪 8
1.1.3 電漿中的碰撞 11
1.1.4 電漿中的主要成分 18
1.2 何處有電漿？ 19
1.2.1 閃電 20
1.2.2 極光 20
1.2.3 地球電離層和磁層 21
1.2.4 太陽及恆星 22
1.2.5 緻密天體吸積盤 23
1.2.6 星雲 24
1.2.7 宇宙 25
1.3 天體電漿的主要特徵 25
1.3.1 電磁作用在天體電漿中的關鍵地位 26
1.3.2 天體電漿與實驗室電漿的區別 27
1.4 電漿天體物理的主要研究方法 28
1.5 電漿天體物理的主要科學問題 33
思考題 37
參考文獻 37
第2章 天體電漿中的磁場 39
2.1 天體電漿磁場的基本特徵 40
2.1.1 地球磁場 40
2.1.2 行星磁場 44
2.1.3 太陽磁場 45
2.1.4 行星際磁場 49
2.1.5 恆星磁場 49
2.1.6 緻密天體的磁場 50
2.1.7 星系磁場 52
2.1.8 無力場和有力場 54
2.2 天體電漿中磁場的起源：發電機理論 55
2.3 太陽及恆星的磁活動周期 64
思考題 72
參考文獻 72
第3章 天體電漿中的單粒子軌道理論 74
3.1 天體電漿中的單粒子軌道漂移原理 75
3.1.1 電場漂移 77
3.1.2 漂移運動的一般形式 82
3.1.3 引力漂移 83
3.1.4 非均勻磁場漂移 84
3.2 絕熱不變性原理 88
3.2.1 磁矩不變數 89
3.2.2 縱向不變數 94
3.2.3 磁通不變性 95
3.3 單粒子軌道理論在天體物理中的套用 96
3.3.1 宇宙高能粒子的加速 96
3.3.2 日冕加熱 97
思考題 111
參考文獻 112
第4章 天體電漿中的磁流體力學理論 114
4.1 磁流體力學方程組 116
4.1.1 磁流體力學方程組 118
4.1.2 磁壓力和磁張力 121
4.1.3 電漿流體的平衡 124
4.2 磁凍結、磁擴散、磁螺度 127
4.2.1 磁凍結效應 128
4.2.2 磁擴散效應 131
4.2.3 廣義歐姆定律 133
4.2.4 磁螺度 134
4.3 天體電漿中的巨觀不穩定性 135
4.3.1 臘腸模不穩定性 141
4.3.2 扭*模不穩定性 143
4.3.3 螺旋不穩定性 144
4.3.4 撕裂模不穩定性 150
思考題 157
參考文獻 158
第5章 天體電漿中的動理論 159
5.1 電漿動理論基本方程 161
5.1.1 分布函式 161
5.1.2 電漿動理論基本方程 163
5.1.3 玻爾茲曼碰撞模型 164
5.1.4 朗道碰撞模型 166
5.1.5 福克爾–普朗克碰撞模型 167
5.1.6 無碰撞模型——弗拉索夫方程 172
5.2 電漿中的阻尼過程 175
5.2.1 弗拉索夫處理方法 177
5.2.2 朗道處理方法 178
5.3 電漿中的輸運過程 182
5.3.1 天體電漿中的主要輸運過程 183
5.3.2 無磁場弱電離電漿中的輸運 184
5.3.3 完全電離電漿中的輸運 188
5.3.4 反常輸運 190
5.4 天體電漿中的微觀不穩定性 191
5.4.1 微觀不穩定性概論 191
5.4.2 微觀不穩定性的分析方法 193
5.4.3 微觀不穩定性與反常電阻 194
思考題 195
參考文獻 196
第6章 天體電漿中的波 197
6.1 波的基本概念 198
6.2 磁流體力學波 200
6.3 靜電波 206
6.3.1 非磁化電漿中的靜電波 208
6.3.2 磁化電漿中的靜電波 213
6.4 電漿中的電磁波 216
6.4.1 冷電漿中垂直於磁場傳播的電磁波 218
6.4.2 冷電漿中平行於磁場傳播的電磁波 221
6.4.3 法拉第旋轉 223
思考題 225
參考文獻 225
第二部分 天體電漿中的輻射與傳播
第7章 天體電漿中的輻射轉移理論 229
7.1 天體電漿輻射的基本概念 229
7.1.1 電漿中的輻射場 229
7.1.2 偏振特性 231
7.2 天體電漿中的輻射轉移方程 234
7.3 電磁波在電漿中的傳播理論 241
思考題 247
參考文獻 248
第8章 天體電漿中的非相干輻射機制 249
8.1 電漿中輻射的基本特徵 249
8.1.1 電漿中的熱輻射 249
8.1.2 激發輻射 252
8.1.3 複合輻射 253
8.1.4 單個帶電粒子的電磁輻射 254
8.2 電漿的軔致輻射 263
8.3 磁迴旋輻射 269
思考題 278
參考文獻 278
第9章 天體電漿中的相干輻射機制 280
9.1 電漿中的相干輻射導論 280
9.2 電子迴旋脈澤輻射機制 284
9.3 電漿輻射機制 290
9.4 太陽大氣中的相干輻射的觀測特徵 295
9.5 脈衝星的輻射 305
思考題 310
參考文獻 310
第三部分 天體電漿中的粒子加速理論
第10章 費米加速機制 317
10.1 費米加速概念的提出 317
10.2 一階費米加速 318
10.3 二階費米加速 320
10.4 費米加速的能譜分析 322
思考題 328
參考文獻 328
第11章 電場加速原理 329
11.1 Dreicer 場 330
11.2 亞 Dreicer 場加速 331
11.3 超 Dreicer 場加速 334
思考題 337
參考文獻 338
第12章 湍流加速機制 339
12.1 湍流的基本概念 339
12.2 電漿中的有質動力 342
12.3 電漿湍流的激發 344
12.4 調製不穩定性 348
12.5 天體電漿湍流的粒子加速 349
思考題 353
參考文獻 353
第13章 激波加速機制 354
13.1 電漿中的激波 354
13.2 激波漂移加速 357
13.3 激波擴散加速 361
思考題 365
參考文獻 365
第14章 宇宙線物理與相關加速過程 366
14.1 高能宇宙線的成分及能譜 366
14.2 宇宙線的起源、加速和傳播 373
14.3 宇宙線的探測 391
思考題 398
參考文獻 399
第四部分 實驗室天體物理模擬
第15章 實驗室天體物理髮展概述 403
15.1 實驗室天體物理研究思想的形成 403
15.2 天體物理體系和實驗室體系的標度變換 405
思考題 409
參考文獻 409
第16章 實驗室天體物理若干前沿問題研究 410
16.1 X 射線輻射不透明度實驗室研究 410
16.2 光電離電漿實驗室研究 415
16.3 天體噴流的實驗室研究 417
16.4 磁重聯實驗室研究 421
16.5 無碰撞激波的實驗室研究 425
16.6 強磁場的產生 428
思考題 431
參考文獻 431
