空间等离子体物理学
课程编码：180083070802P2002H
英文名称：Space Plasma Physics
课时：60
学分：3.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：傅绥燕等
教学目的要求
使学生了解等离子体物理的基本概念、原理及在日地空间的应用
预修课程
高等数学、普通物理等
大纲内容
第一章 第一章 引言 （6学时） 6学时 傅绥燕
第1节 等离子体的定义与基本性质
第2节 等离子体的特征时空尺度
第3节 等离子体的基本描述方法
第4节 空间等离子体中的现象与问题
第二章 单粒子轨道理论（6学时） 6学时 傅绥燕
第1节 粒子的回旋运动与引导中心近似
第2节 均匀电磁场中的粒子运动
第3节 非均匀电磁场中的粒子运动
第4节 时变电磁场中的粒子运动
第5节 回旋共振加速
第6节 引导中心的漂移与平行加速
第7节 等离子体中的电流
第8节 等离子体层与屏蔽电场
第三章 绝热不变量（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 绝热不变量
第2节 L—B坐标与漂移壳
第3节 粒子的绝热加速过程
第4节 磁层环电流与辐射带
第四章 等离子体动力学方程（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 相空间密度与速度分布函数
第2节 宏观物理量（通量、压强、电流、温度、热流、能流等）
第3节 速度平衡态的分布特征（Maxwellian分布）
第4节 Boltzmann方程与Vlasov方程
第5节 平衡态Vlasov方程
第五章 等离子体中的电导率（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 弱电离等离子体电导率
第2节 电子扩散
第3节 等离子体双极扩散
第4节 完全电离等离子体的扩散
第5节 电离层中的电场与电流
第六章 等离子体中的输运过程（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 等离子体中的库伦碰撞
第2节 *Fokker-Planck 方程
第3节 *热流与热导率
第七章 非磁化等离子体中的波（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 电磁波的极化与能流
第2节 等离子体波的分类
第3节 非磁化等离子体中的静电波（Langmuir）波
第4节 *Fourier-Laplace变换
第5节 朗道（Landau）阻尼
第6节 等离子体色散函数
第7节 离子声波
第八章 磁化冷等离子体中的波（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 磁化冷等离子体中电磁波
第2节 沿磁场方向传播的波动
第3节 垂直磁场方向传播的波动
第4节 任意方向传播的波动
第九章 磁化等离子体中的波（3学时） 3学时 傅绥燕
第1节 磁化等离子体的基本方程
第2节 电子等离子体波动
第3节 热等离子体中的电磁波
第4节 磁层中特殊的波动现象
第十章 期中考试 3学时 傅绥燕
第1节 期中考试
第十一章 等离子体的流体近似（3学时） 3学时 王赤
第1节 等离子体的导电流体模型
第2节 多流体近似基本方程
第3节 单流体近似基本方程
第4节 一元磁流体动力学方程组
第5节 理想MHD方程组
第十二章 等离子体的冻结与磁重联（6学时） 6学时 王赤
第1节 理想磁流体中磁场的冻结原理
第2节 等离子体对流
第3节 磁场的扩散
第4节 磁场重联的模型
第5节 太阳风与行星际磁场的形成
第6节 磁层中的磁重联与等离子体对流
第十三章 磁流体动力学波（5学时） 5学时 王赤
第1节 磁流体波激发的物理分析
第2节 线性磁流体波的相速度和扰动状态向量
第3节 小振幅磁流体波的特性
第4节 小振幅磁流体波的能量密度和能流密度
第5节 磁流体力学波
第6节 日地空间中的磁流体力学波
第十四章 磁流体力学间断面（4学时） 4学时 王赤
第1节 激波与间断面
第2节 激波RH守恒关系
第3节 理想磁流体中的间断面类型
第4节 磁流体力学激波
第5节 日球层中的间断面与激波
第十五章 磁流体动力学不稳定性（3学时） 3学时 王赤
第1节 磁流体力学平衡态
第2节 等离子体不稳定性
第3节 磁层顶的K-H不稳定性
第4节 电离层中的R-T不稳定性与不均匀结构
第十六章 期末考试 3学时 王赤
第1节 期末考试
参考书
课程教师信息
傅绥燕：北京大学地球与空间科学学院教授；王赤：中国科学院国家空间科学中心 院士 研究员