宇宙磁流体力学

课程编码：180201070401P2003H 英文名称：Cosmic Magnetohydrodynamics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：苏江涛等

磁流体力学是研究磁场中导电流体的静力学和动力学行为的一个学科，它始于探索地球与太阳物理环境中导电流体的运动规律、磁场的位形特征、以及二者的相互作用。本课程主要讲授在宇宙天体的各种物理环境中导电流体与磁场的相互作用，包括宇宙磁流体力学导论、磁流体力学的基本关系、磁流体力学的特性、磁流体静力学、磁流体力学波动、磁流体力学激波、磁流体力学不稳定性、磁重联、发电机原理、磁流体力学应用（比如日冕加热、日珥形成、耀斑和CME等）、磁流体力学计算。
本课程的教学主要面向天文学与天体物理、空间物理、以及相关领域的硕士和博士研究生，讲授上述理论的基本内容，并结合一定的观测事例分析、数值模拟实验，使学生掌握磁流体力学基本理论，要求初步具有运用所学理论分析各种天体物理环境中磁化等离子体的活动现象。

电动力学、流体力学、统计物理学、普通天文学

第一章 宇宙磁流体力学导论
第1节 宇宙磁流体力学概论 1学时 苏江涛
第二章 磁流体力学基本关系
第1节 运动介质电动力学概要 1学时 苏江涛
第2节 流体粘性应力与应变 1学时 苏江涛
第3节 多组元流体模型、电流方程 1学时 苏江涛
第4节 磁流体力学近似以及方程组建立 1学时 苏江涛
第5节 正交坐标系中磁流体力学方程组 1学时 苏江涛
第三章 磁流体力学的特性
第1节 磁流体的相似参数 1学时 苏江涛
第2节 洛伦兹力的力学效应 1学时 苏江涛
第3节 磁扩散 1学时 苏江涛
第4节 磁冻结效应 1学时 苏江涛
第5节 磁流体力学边界条件应用 1学时 苏江涛
第6节 无碰撞等离子体的磁流体力学表述 1学时 苏江涛
第四章 磁流体静力学
第1节 磁场中等离子体结构 1学时 苏江涛
第2节 磁通量管的结构 1学时 苏江涛
第3节 无电流场 1学时 苏江涛
第4节 线性无力场一般解 1学时 苏江涛
第5节 非线性无力场解 1学时 苏江涛
第6节 磁流体静力场 1学时 苏江涛
第五章 磁流体力学波
第1节 均匀介质中磁流体力学波基本模式 1学时 苏江涛
第2节 声波、磁波、磁声波 1学时 苏江涛
第3节 重力波和磁声重力波 1学时 苏江涛
第六章 磁流体力学激波
第1节 流体力学激波 1学时 苏江涛
第2节 磁流体力学激波 1学时 苏江涛
第3节 磁流体力学激波分类和观测 1学时 苏江涛
第七章 磁流体力学不稳定性
第1节 基本概念 1学时 倪蕾
第2节 磁流体不稳定性研究方法 1学时 倪蕾
第3节 不同种类磁流体不稳定性的形成机制 1学时 倪蕾
第八章 磁流体力学框架下的磁重联
第1节 磁重联机制的基本概念 1学时 倪蕾
第2节 空间和天体环境下的磁重联现象 1学时 倪蕾
第3节 经典磁重联模型和理论推导 1学时 倪蕾
第4节 湍流磁重联模型和观测证据 1学时 倪蕾
第5节 磁零点 1学时 倪蕾
第6节 三维磁重联模型 1学时 倪蕾
第九章 发电机原理
第1节 太阳活动周主要观测特征和太阳内部主要动力学概述 1学时 倪蕾
第2节 发电机理论和含义 1学时 倪蕾
第3节 主要发电机模型 1学时 倪蕾
第十章 磁流体力学应用
第1节 太阳色球和日冕复杂的磁场结构 1学时 倪蕾
第2节 磁流体力学波动、磁重联和湍流加热 1学时 倪蕾
第3节 日珥的观测、形成机制和模型 1学时 倪蕾
第4节 太阳爆发的观测特征 1学时 倪蕾
第5节 太阳爆发的主流模型 1学时 倪蕾
第6节 太阳爆发的主流模型 1学时 倪蕾
第7节 磁通量绳灾变模型的理论推导 1学时 倪蕾
第8节 磁通量绳灾变模型数值计算 1学时 倪蕾
第9节 磁通量绳灾变模型数值计算 1学时 倪蕾
第十一章 磁流体力学数值计算
第1节 数值计算方法介绍 1学时 倪蕾
第2节 模拟电流在线性阶段的不稳定性 1学时 倪蕾
第3节 模拟电流在线性阶段的不稳定性 1学时 倪蕾
第十二章 笔试（苏江涛）
第1节 考试 1学时 苏江涛
第2节 考试 1学时 苏江涛
第3节 考试 1学时 苏江涛

苏江涛：中科院国家天文台研究员，主要从事太阳磁场测量及太阳磁活动的研究。
倪蕾，博士，云南天文台研究员，博士生导师。主要从事太阳活动和磁重联机制的理论研究。发表论文和专著30余篇， 被教科书和主流期刊引用600余次，10多次被国际会议邀请做特邀报告。2017年被评为中国科学院青年创新促进会会员(2021年入选优秀会员)；2019年获得“云南省自然科学奖”特等奖（排名第二）；2018年入选云南省首批“高层次人才培养支持计划”青年拔尖人才。参与了国家重点研发计划、中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（B类）和ISSI国际团队项目。