磁层粒子动力学PDF电子书下载

第1章 磁层等离子体粒子动力学的发展历史 5

第2章 磁层的基本结构和模式 10

2.1 磁层等离子体探测 10

2.2 地球的基本磁场和变化磁场 14

2.2.1 地球的基本磁场 14

2.2.2 地球的变化磁场 19

2.3 磁层磁场 22

2.3.1 磁层顶 22

2.3.2 磁层磁场在中心子午面的图形和特征 23

2.3.3 磁层磁场在赤道面上的强度分布 32

2.3.4 磁层磁场的三维空间特征 40

2.3.5 磁层极尖区 43

2.4 磁尾中性片及其正交坐标系 45

2.4.1 磁尾中性片模式 46

2.4.2 磁尾正交曲线坐标系 53

2.5 磁层电场模式 58

2.5.1 对流电场 59

2.5.2 旋转电场 62

第3章 磁层粒子动力学理论基础 66

3.1 磁层粒子动力学的动力学方程 66

3.2 带电粒子在电磁场中的运动区 68

3.2.1 带电粒子在轴对称磁场中的运动区域 69

3.2.2 带电粒子在二维平面磁场中的运动区 72

3.3 带电粒子在电磁场中的漂移运动 74

3.3.1 带电粒子的漂移运动 75

3.3.2 漂移运动的小扰动理论 78

3.4 带电粒子在电磁场中运动的绝热不变量 83

3.4.1 磁矩不变量 84

3.4.2 带电粒子沿磁力线运动的纵向不变量 88

3.4.3 带电粒子漂移运动的磁通不变量 91

3.5 磁层不同区域的粒子动力学特征 92

4.1 带电粒子在偶极磁场中的运动 98

第4章 带电粒子在近地偶极磁场中的运动 98

4.1.1 带电粒子的运动区和禁区 99

4.1.2 磁扰期间粒子捕获区的变化 105

4.1.3 带电粒子在偶极磁场中的运动 113

4.1.4 带电粒子在偶极磁场赤道面上的漂移运动 122

4.2 粒子动力学在近地空间的应用 126

4.2.1 L-B坐标系 126

4.2.2 等离子体层粒子动力学 131

第5章 带电粒子在远磁尾中性片磁场中的运动 142

5.1 带电粒子在磁尾中的运动方程及其一级近似形式 143

5.2 带电粒子在中性片磁场的运动 146

5.2.1 带电粒子在中性片磁场中运动的区域和禁区 146

5.2.2 无电场情况下的运动轨道 150

5.2.3 在有晨昏电场情况下的运动轨道 157

5.2.4 带电粒子在晨昏电场作用下的加速 159

5.3 带电粒子在中性片磁场中运动的解析解 162

5.3.1 带电粒子在中性片磁场中运动的基本方程 162

5.3.2 无晨昏电场情况下带电粒子在中性片磁场非小扰动区中的运动 163

5.3.3 无晨昏电场时带电粒子在中性片磁场小扰动区中的运动 168

5.4 带电粒子在中性片磁场中运动的绝热不变量 175

5.4.1 电子和正离子在中性片磁场中运动轨道的一级近似形式 176

5.4.2 带电粒子在中性片磁场中运动的几种不变量 182

5.5.1 磁尾等离子体片电流 188

5.5 利用带电粒子的运动讨论磁尾等离子体片电流和磁场 188

5.5.2 带电粒子在中性片磁场中的运动与磁场之间的关系 198

第6章 带电粒子在近磁尾双曲线磁场中的运动 205

6.1 带电粒子在近磁尾双曲线磁场中的运动 205

6.1.1 在晨昏电场作用下带电粒子在近磁尾双曲线磁场中的运动方程 206

6.1.2 在晨昏电场作用下带电粒子在近磁尾双曲线磁场中的运动的禁区图形 207

6.1.3 在晨昏电场作用下带电粒子在近磁尾双曲线磁场中的运动轨道 213

6.1.4 在晨昏电场作用下带电粒子在近磁尾双曲线磁场中的加速 216

6.1.5 带电粒子在近磁尾双曲线磁场中运动时各个参数的变化 219

6.2 磁尾中的各向同性粒子点源的动力学过程 223

6.2.1 磁尾带电粒子源的计算模式 224

6.2.2 从点源出发的一群各向同性分布的带电粒子，在晨昏电场的作用下，穿过双曲线磁场的非小扰动区后，在近地球平面上的投掷角分布 226

6.2.3 双曲线中心附近各向同性点源的带电粒子向地球方向的传播及其空间分布的变化 229

6.3 磁尾带电粒子的晨昏不对称分布 233

6.3.1 磁尾带电粒子的晨昏不对称分布 233

6.3.2 IMP-7/8卫星观测到的带电粒子的晨昏不对称性 237

第7章 带电粒子在磁层磁场中的运动 240

7.1 磁层的电磁场 241

7.1.1 磁层的磁场 241

7.1.2 磁层的电场 241

7.2 磁层中的绝热和非绝热区 242

7.2.1 磁层中心子午面上的不同粒子动力学区域 243

7.2.2 三维磁层空间中的非小扰动区 245

7.3 带电粒子在磁层中的运动轨道 253

7.3.1 带电粒子在磁层中的三维运动 254

7.3.2 具体轨道特征确定δ的大小 256

附录A 引导中心的运动方程的推导 259

A1 磁场强度的一级小扰动近似表达式 259

A2 物理量在一个圆周轨道上的行平均 260

A3 引导中心的基本运动方程 261

附录B 非线性的波动方程的解法 264

B1 第一种非线性波动方程的解法 264

B2 第二种非线性波动方程的解法 268

参考文献 271

主要符号及其物理量 276