太阳射电辐射理论PDF电子书下载

目录 1

第一章　绪论 1

§1.1　太阳射电天文学概况 1

1.1.1　发展历史 1

1.1.2　内容简介 4

1.1.3　结束语 18

§1.2　太阳大气和太阳活动 19

1.2.1　太阳大气 20

1.2.2　太阳活动 26

§1.3　太阳射电辐射理论简介 35

1.3.1　概述 36

1.3.2　辐射参数 37

1.3.3　辐射的发射过程 42

1.3.4　辐射的传播过程 46

第二章　太阳（大气）等离子体特性 51

§2.1　基本等离子体参数 51

2.1.1　固有频率 51

2.1.2　固有速度 54

§2.2　电子密度和电子温度 56

2.2.1 电子密度和温度的经验分布 56

2.2.2　笔者给出的电子温度和密度模型 57

§2.3　能量分布函数 58

2.3.1　Maxwell分布 58

2.3.2　幂律分布 59

2.3.3　联合能谱 59

§2.4　磁场 61

2.4.1　磁场的经验分布 61

2.4.2　无力场 62

2.4.3　偶极场 64

2.4.4　笔者推导的爆发源中的磁场公式 65

§2.5　太阳等离子体中的波模 72

2.5.1　各向同性热等离子体中的波模 73

2.5.2　各向异性冷等离子体中的波模 74

2.5.3　MHD波模 76

2.5.4　共振波模 78

第三章　被加速荷电粒子的辐射 80

§3.1　被加速荷电粒子的辐射场 80

3.1.1　电磁场Maxwell方程 80

3.1.2　平面电磁波 82

3.1.3　偏振和Stokes参数 85

3.1.4　电磁势 94

3.1.5　Lienard-Wiechart势和辐射场 96

§3.2　被加速荷电粒子的辐射参数 101

3.2.1　辐射频谱 101

3.2.2　辐射功率 106

3.2.3　等离子体对电磁波辐射的影响 113

§3.3　经典理论的适用范围 114

第四章　Coulomb轫致辐射 116

§4.1　概述 116

4.1.1　太阳射电辐射中的轫致辐射 116

4.1.2　碰撞损耗或电离损耗 117

§4.2　轫致辐射的经典讨论 121

4.2.1　轫致辐射的经典计算 121

4.2.2　经典轫致辐射的数量级估算 136

4.3.1　非相对论性Born近似 140

§4.3　轫致辐射的量子力学处理 140

4.3.2　非相对论性偶极近似的精确结果 143

§4.4　Maxwell等离子体的轫致辐射 148

4.4.1　谱功率密度 148

4.4.2　总功率密度 153

§4.5　热轫致辐射f-f吸收 156

4.5.1　热轫致辐射f-f吸收系数 156

4.5.2　磁场效应 159

§4.6　太阳射电轫致辐射的研究 160

4.6.1　Sheridan和McLean给出的宁静太阳射电米波辐射的解释 160

4.6.2　笔者引用的轫致辐射和f-f吸收 166

第五章　磁回旋辐射 170

§5.1　概述 170

5.1.1　磁回旋辐射的三个范畴 171

5.1.2　太阳射电辐射中的磁回旋辐射 172

§5.2　电子的磁回旋辐射 173

5.2.1　均匀静磁场中的电子运动方程 173

5.2.2　电子的磁回旋辐射功率 177

5.2.3　磁回旋辐射的发射率以及发射系数和吸收系数 181

§5.3　非相对论性电子的回旋加速辐射 186

5.3.1　辐射频谱 186

5.3.2　辐射总功率以及角分布和偏振 192

5.3.3　Maxwell等离子体的回旋共振辐射 195

5.3.4　日冕中的回旋共振吸收 198

§5.4　笔者给出的太阳（射电）活动区模型 202

5.4.1　引言 202

5.4.2　物理参数连续变化的活动区模型 203

5.4.3　回旋共振层模型 207

5.4.4 回旋共振辐射和轫致辐射的联合发射机制 208

5.4.5　局部射电源模型 211

5.4.6　结论和讨论 214

§5.5　相对论性电子的同步加速辐射 216

5.5.1　辐射频谱 216

5.5.2　辐射总功率以及角分布和偏振 228

5.5.3　发射功率与接收功率 233

5.5.4　幂律电子分布的同步加速辐射 236

5.5.5　同步加速自吸收 243

§5.6 中等相对论性电子的回旋同步加速辐射 248

5.6.1　从回旋加速辐射到同步加速辐射的过渡 248

5.6.2　回旋同步加速辐射研究进展 253

5.6.3　回旋同步加速辐射的发射率 255

5.6.4　回旋同步加速辐射的发射系数和吸收系数 256

§5.7　Razin-Tsytovich抑制 264

5.7.1　对于非相对论性电子情况 264

5.7.2　对于中等相对论性电子情况 265

5.7.3　对于极端相对论性电子情况 266

§5.8　太阳射电磁回旋辐射的研究 267

5.8.1　Smerd和Dulk的米波Ⅳm型爆发分类 267

5.8.2　Dulk建立的回旋同步加速Ⅳm型源模型 269

5.8.3　Zhao以及Magun和Schanda给出的微波爆发的fp和tr的关系 272

5.8.4　笔者对微波爆发辐射机制的研究 280

第六章　不稳定性和相干发射 294

§6.1　微观湍动和波-粒共振 294

6.1.1　微观湍动 294

6.1.2　波-粒共振 295

6.2.1　不稳定性的分类 296

§6.2　等离子体不稳定性的分类 296

6.2.2　主要的不稳定性 298

§6.3　不稳定性分析 298

6.3.1　直观分析 298

6.3.2　简正模分析 299

6.3.3　能量原理 300

§6.4　几个重要的等离子体不稳定性 301

6.4.1　束流（川流）不稳定性 301

6.4.2　速度各向异性不稳定性 304

6.4.3　电阻不稳定性 309

6.5.1　相干发射和非相干发射 311

6.5.2　负吸收和射电波放大 311

§6.5　相干发射以及负吸收和射电波放大 311

第七章　等离子体辐射 314

§7.1　概述 314

7.1.1　发展简史 314

7.1.2　等离子体辐射过程 315

7.1.3　受迫散射 318

7.1.4　等离子体辐射的其它形式 318

§7.2　基频等离子体辐射 319

7.2.1　Thomson散射类推和受迫散射 319

7.2.2　转移方程 322

7.2.3　离子声波或其它低频波效应 324

7.2.4　直接基频等离子体辐射 325

§7.3　二次谐波等离子体辐射 327

7.3.1　Thomson散射类推 328

7.3.3　运动学限制 329

7.3.2　饱和 329

§7.4　Langmuir湍动的产生 332

7.4.1　Bohm和Gross不稳定性以及Buneman不稳定性 333

7.4.2　准线性方程的半经典形式 336

7.4.3　尾瘤不稳定性 341

7.4.4　轴对称分布和各向同性空隙分布 343

7.4.5　小结 347

§7.5　非线性等离子体理论 348

7.5.1　弱等离子体湍动理论 348

7.5.2　强Langmuir湍动理论 355

§7.6　等离子体辐射中的磁场效应 358

7.6.1　磁场中波的特性 358

7.6.2　完全偏振的基频辐射 359

7.6.3　二次谐波辐射的偏振 360

7.7.1 Ⅲ型爆发和日冕磁场 362

§7.7　太阳射电Ⅲ型爆发的研究 362

7.7.2　Melrose等人对Ⅲb型爆发的解释 365

7.7.3　Zhao以及Mangeney和Pick的Ⅲ型爆发群分类 369

第八章　波-波相互作用和电子回旋脉泽辐射 377

§8.1　概述 377

8.1.1　热门课题 377

8.1.2　两大理论 378

§8.2　等离子体波-波相互作用 379

8.2.1　K-P-S的快慢等离子体波耦合机制 379

8.2.2　V-S-P的高混杂波相干波-波耦合机制 382

8.2.3　笔者对微波爆发UFFS的分析研究 388

§8.3　电子回旋（加速）脉泽（不稳定性）辐射 390

8.3.1　ECM的基本特性 390

8.3.2　损失锥（分布）各向异性 391

8.3.3　Melrose和Dulk对波-粒共振的研究 393

8.3.4　Melrose和Dulk给出的ECM增长率 398

8.3.5　Melrose等人对脉泽饱和的研究 403

8.3.6　各波模各谐波上的脉泽辐射和逃逸 405

8.3.7　偏振和带宽 410

8.3.8　Zhao和Shi给出的微波爆发UFFS模型 411

8.3.9　Zhao等对射电尖峰辐射中MHD振荡的研究 417

第九章　等离子体中辐射的传播 425

§9.1　基本理论 425

9.1.1　等离子体参数和特性 425

9.1.2　基本方程 427

§9.2　辐射在各向同性均匀“冷”等离子体中的传播 433

9.2.1　介电常数ε和电导率σ 434

9.2.2　折射指数n和吸收指数μ 438

9.2.3　实频率和复频率 449

§9.3　辐射在各向异性均匀“冷”等离子体中的传播 451

9.3.1　复介电常数张量？ 453

9.3.2　折射指数n和吸收指数μ 457

9.3.3　横向偏振系数K和纵向偏振系数Г 462

9.3.4　高频波的传播 464

9.3.5　考虑离子作用的一般情况 492

§9.4　辐射在各向同性均匀“热”等离子体中的传播 503

9.4.1　等离子体振荡 503

9.4.2　准流体力学和等离子体波色散关系 506

9.4.3　电磁横波与等离子体纵波 510

§9.5　辐射在各向异性均匀“热”等离子体中的传播 515

9.5.1　色散关系 515

9.5.2　具体方向上的传播 519

9.5.3　磁化等离子体中的等离子体波 522

§9.6　辐射在各向同性非均匀等离子体中的传播 523

9.6.1　非均匀介质和几何光学近似 523

9.6.2　平面分层等离子体介质模型 525

9.6.3　球对称等离子体介质模型 529

§9.7 辐射在各向异性非均匀等离子体中的传播 533

9.7.1　波模的相互作用和彼此耦合 533

9.7.2 日冕等离子体中的n？（r）曲线 535

第十章　辐射转移方程 544

§10.1 有关的基本概念和物理参数 544

10.1.1　辐射强度 545

10.1.2　辐射流量 546

10.1.3　辐射密度 548

10.1.4　发射系数和吸收系数 550

10.1.5　源函数 551

10.1.6　光学厚度 553

§10.2　辐射转移方程 554

10.2.1　辐射转移方程的推导 554

10.2.2　辐射转移方程的几种形式 556

§10.3　辐射转移方程的形式解 557

10.3.1　几种形式解 557

10.3.2　形式解的物理意义 559

10.3.3　LTE情况 562

§10.4　考虑折射指数的辐射转移方程及其解 564

10.4.1　辐射转移方程 564

10.4.2　辐射转移方程的形式解 567

10.4.3　LTE情况 567

参考文献 570

索引 589