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目 录1

第六章地球磁层中的场和等离子体1

§6.1磁层中的磁场2

1．地球基本磁场2

2．偶极子场和地磁坐标7

3．磁层磁场13

4．地磁场的周日变化16

5．电离层电导率和发电机理论17

6．地磁活动指数22

§6.2磁层中的等离子体23

1．等离子体边界层23

2．极尖区等离子体27

3．等离子体片27

4．等离子体层31

5．其他等离子体区域33

§6.3极光粒子和场向电流33

1．极光和极光椭圆33

2．极光与电子和质子沉降38

3．极光与场向电流43

§6.4磁层电场和磁层等离子体对流47

1．极区电场分布和场向电流47

2．对流电场和旋转电场50

3．磁层等离子体在极区和赤道面的对流52

4．磁层等离子体对流和极区电离层电流的耦合55

5．赤道面内对流运动和极区电离层内的电流分布的自洽解56

6．磁层等离子体在子午面内的对流61

1．太阳风粒子动量和能量向磁层内的输运64

§6.5磁层等离子体对流驱动模式64

2．重联磁层模式65

3．粘性驱动磁层模式70

§6.6磁层顶和磁尾中性片的内部结构74

1．磁层顶结构的观测75

2．单粒子轨道理论预计的磁层顶结构77

3． 等离子体动力论预计的磁层顶结构79

4．准静态重联理论预计的磁层顶结构82

5．磁通量传输事件和动态重联理论88

6．磁尾中性片的结构和真空重联理论92

参考文献94

第七章地球磁层中捕获的高能粒子（辐射带）102

§7.1带电粒子在地磁场中的运动103

1．带电粒子在偶极子磁场中的运动103

2．带电粒子在实际磁层磁场中的运动107

§7.2 磁层的不变量坐标和辐射带的描述111

1．关于捕获粒子的刘维定理111

2．不变量坐标和捕获粒子的通量图113

3．辐射带质子118

4．辐射带电子125

§7.3捕获粒子的扩散127

1．寝渐不变量的破坏，粒子的扩散和沉降127

2．投掷角扩散131

3．径向扩散141

§7.4辐射带平衡结构的理论计算148

1．辐射带子的平衡分布148

2．辐射带质子的平衡分布150

参考文献152

第八章地球磁层中的波动154

§8.1磁鞘中的波动及其向磁层中的传输157

1．磁鞘中的波动157

2．磁鞘中的波动向磁层内的传输159

§8.2磁层顶邻近区域的波动161

1．在磁层顶的邻近区域磁场和电场起伏的观测161

2．磁层顶的Kelvin-Helmholtz不稳定性164

3．磁层顶邻近的离子回旋不稳定性167

4．磁层顶邻近的低混杂漂移不稳定性173

§8.3磁层中的磁脉动179

1．地磁脉动的分类及主要的观测结果180

2．在单色外源作用下磁层内Alfvén波的共振激发191

3．在宽频带外源作用下在等离子体层顶激发的表面波194

4．质子回旋不稳定性激发的波动196

§8.4磁层中的哨声和甚低频发射199

1．哨声和甚低频发射的观测199

2．哨声在等离子体层中的传播207

3．等离子体层嘶声的准线性理论212

参考文献215

第九章地球磁层亚暴219

§9.1 磁层亚暴期间在极光椭圆带上层大气中发生的现象219

1．极光亚暴220

2．极光粒子的加速220

3． 磁层亚暴和AE指数225

4．极电射光流的形成229

§9.2磁层亚暴期间在磁尾中发生的现象231

1．等离子体片的变薄和膨胀231

2．等离子体片中等离子体能量的增加235

3．等离子体片中的等离子体流236

4．磁尾磁场的变化238

5．亚暴期间磁尾变化的形态学模式和可能的机制240

§9.3磁层亚暴期间在内磁层发生的现象243

1．等离子体的注入和对流电场的侵入244

2．注入质子的东向漂移和注入电子的西向漂移245

3．磁流波和甚低频发射248

4．漂移电子和漂移质子的沉降250

5．等离子体层的收缩和变形254

§9.4频繁发生的磁层亚暴——磁暴257

1．地磁暴的形态257

2．Dst指数和Asy指数261

3．磁暴——频繁发生的亚暴262

4．环电流263

1．亚暴活动与行星际激波的相关265

2．亚暴活动与行星际磁场南向分量的相关265

3．亚暴活动与能量耦合函数的相关及与行星际电场的相关266

4．地磁暴与太阳风参数的相关269

§9.6磁层亚暴的能量来源和亚暴模式272

1．磁层亚暴的能量耗散272

2．磁层亚暴耗散的能量来源273

3．磁层的“基态”274

4．磁层对行星际磁场的响应275

5．亚暴的形态279

6．亚暴中性线模式281

7．亚暴稀疏波模式283

§9.5磁层亚暴与太阳风参数的相关285

参考文献286

第十章日地相关现象292

§10.1与太阳爆发相关的地球物理现象292

1．概述292

2．电离层突然骚扰（SID）297

3．极盖吸收事件（PCA）300

4．磁暴302

5．热层的磁暴效应305

6．电离层暴318

7．与太阳耀斑和磁暴相关的低层大气现象327

§10.2与太阳自转和行星际共转结构相关的地球物理现象328

1．与行星际共转结构相关的地磁活动328

2．与行星际共转结构相关的低层大气现象331

3．与太阳自转相关的电离层吸收现象334

§10.3与太阳长期变化相关的地球物理现象335

1．太阳耀斑引起的地球物理事件发生频次的太阳周年变化335

2． 电离层及上层大气特性的太阳周年变化337

3．太阳活动与气象的相关339

4．太阳活动与气候变迁的相关343

参考文献345

第十一章空间等离子体的理论描述349

§11.1带电粒子在磁场中的运动350

1．带电粒子的引导中心在缓变磁场中的运动351

2．带电粒子在缓变磁场中运动的寝渐不变量357

3．带电粒子在缓变磁场中运动时能量的变化360

4．高能带电粒子在偶极子场中的运动轨道361

§11.2空间等离子体的磁流体力学描述373

1．动力论方程和矩方程374

2．由电子和质子组成的一元各向同性磁流体力学方程组380

3．一元各向异性磁流体力学方程组384

4．多元各向异性磁流体力学描述385

§11.3空间等离子体动力学和反常输运过程389

1．均匀磁化无碰撞等离子体中的波动390

2．波粒子相互作用与不稳定性411

3． 静电波粒子相互作用的准线性发展和反常输运过程419

参考文献431