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目录 1

绪论　宇宙——太阳——地球 1

1．宇宙空间 1

1.1 太阳系 1

1.2　银河系 2

1.3 河外空间 4

2．太阳 6

2.1　太阳作为一颗恒星 6

2.2　太阳大气 8

2.3　太阳辐射谱 11

2.4　太阳活动区 13

3．行星际空间 17

3.1　行星 17

3.2　固体微粒 22

3.3　行星际等离子体 25

4.1　地球 28

4．地球和月球 28

4.2　大气层 31

4.3　磁层 34

4.4　月球——地球的卫星 43

5．观测宇宙的窗口和大气外观测 45

5.1　来自宇宙的信息 45

5.2　从地面进行观测 46

5.3 空间探测器的大气外观测 55

Ⅰ．太阳风和行星际空间 62

6．太阳的等离子体流 63

6.1 日冕 63

6.2　帕克的太阳风理论 67

6.3　太阳风的观测 77

6.4　太阳风的特性 79

7．行星际磁场 90

7.1　黑子磁场的成因 90

7.2　太阳磁场的延伸 95

7.3　行星际磁场的结构 101

8．宇宙线和行星际空间 103

8.1　宇宙线粒子 103

8.2　地磁效应和能谱 104

8.3　宇宙线粒子的扩散效应 108

9．太阳等离子体区的界限 123

9.1　电离氢区 123

9.2　太阳风的势力范围 127

9.3　边界区和中性氢粒子 130

Ⅱ．太阳耀斑粒子 140

10．太阳耀斑现象 140

10.1　耀斑的结构和发展过程 140

10.2　耀斑的能源 148

10.3　磁能的转换机制 150

11．太阳射电爆发 155

11.1　太阳射电：热辐射 155

11.2　耀斑射电爆发 162

11.3　射电的辐射机制 168

12.1　高速耀斑粒子的发现 174

12．太阳宇宙线 174

12.2　太阳宇宙线的各种特性 180

12.3　耀斑粒子的加速机制 188

13．太阳等离子体云 196

13.1　耀斑等离子体 196

13.2　爆炸波理论 198

13.3　耀斑等离子体云的结构 205

14.1　地球暴的概貌 207

14．地球暴 207

14.2　异常电离现象 211

14.3　地磁暴及其有关的各种现象 221

Ⅲ．地球磁层的边界范围 233

15．地球磁场的界限 233

15.1　地球的外部磁场 233

15.2　行星际等离子体和地球磁场 235

15.3　利用空间探测器观测 237

16.1　查普曼——费拉罗问题 240

16．磁层形成的经典理论 240

16.2 自由分子流 244

16.3　地球外部磁场的模型 246

17．边界区的结构和弓形激波 248

17.1　边界区的等离子体和磁场 248

17.2　弓形激波理论 254

17.3　无碰撞激波 261

18．磁尾 270

18.1　磁尾的磁场结构 270

18.2　磁中性片与高温等离子体 273

18.3　磁尾的成因 276

18.4　彗星、月球、行星和太阳风 283

Ⅳ．辐射带 295

19．辐射带 295

19.1　范艾伦带的发现 295

19.2　磁场内带电粒子的运动 298

19.3　斯陶莫理论 302

19.4　粒子运动的绝热不变量 309

20．粒子辐射的结构 318

20.1　粒子通量的空间分布 318

20.2　粒子能谱 324

20.3　粒子通量随时间的变动 326

21．辐射带的起源 331

21.1　高能粒子源 331

21.2　粒子加速和消失机制 335

21.3　辐射带粒子的输运理论 339

21.4　太阳等离子体粒子的流入过程 349

Ⅴ．磁层大气 360

22．磁层等离子体大气 360

22.1　啸声空电和等离子体层 360

22.2　温度分布和离子组成 365

22.3　高温等离子体区域 374

23．等离子体大气的电动力学（Ⅰ） 376

23.1　电离层的特性 376

23.2　电离层的发电机理论 382

23.3　磁场变动的电流系统和磁层电场 392

24．等离子体大气的电动力学（Ⅱ） 405

24.1　磁层等离子体粒子的运动和加热 405

24.2　磁层的对流模型 410

24.3　磁层的粒子分布 419

24.4　太阳风和磁层电场 421

25．地磁暴、极光耀斑 424

25.1　地磁暴的结构 424

25.2　极光现象 433

25.3　磁层亚暴 439

Ⅵ．磁层内的波动现象 460

26．磁层内的电磁辐射 460

26.1　等离子体内的电磁波动模式 460

26.2　啸声波的各种现象 471

26.3　等离子体声波 490

26.4　地磁脉动 491

27.1　电磁波的基本方程 511

27．等离子体内的电磁波理论 511

27.2　电磁波的传播 524

27.3　热等离子体波动理论 533

28．粒子与波动的相互作用 547

28.1　粒子和波动的共振现象 547

28.2　粒子流引起的波动激发 559

28.3　电磁波的共振衰减 576

29.1　等离子体的稳定性 583

29．等离子体的不稳定现象 583

29.2　微观不稳定 585

29.3　宏观不稳定 593

29.4　等离子体湍动 599

附录1 物理常数和单位系统 615

附录2 描述自然现象的基础微分方程 616

附录3 麦克斯威的电磁场方程 619

附录4 矢量变换公式 620

附录5 粒子速度、能量、动量和刚性 622

附表 623