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第1章 引论 1

1 冷等离子体中的线性波 2

1.1 冷等离子体近似下的色散方程 3

1.2 低频波的色散关系 5

1.3 高频波的色散关系 6

2 有弱色散的KdV方程 8

2.1 从线性波到非线性波 8

2.2 KdV方程的孤波解 11

2.3 KdV方程的一些基本性质 13

3 非线性薛定谔方程 15

3.1 波包的非线性色散关系 15

3.2 非线性薛定谔方程的定态解 17

第2章 可由KdV方程描述的空间等离子体孤波 21

4 离子声孤波 21

4.1 离子声波模型及其孤波解 22

4.2 非线性离子声波的KdV方程 26

4.3 非线性离子声波的二维KdV方程 27

4.4 磁化等离子体中的离子声孤波 29

4.5 束流-等离子体体系中的离子声孤波和电子声孤波 33

4.6 微观电双层 38

5 动力学阿尔文孤波 45

5.1 动力学阿尔文波的色散关系 45

5.2 动力学阿尔文孤波Ⅰ：α>>1的情形 50

5.3 动力学阿尔文孤波Ⅱ：α<<1的情形 54

5.4 动力学阿尔文孤波Ⅲ：α≈1的情形 58

5.5 离子声速度分支上的动力学阿尔文孤波 61

6 磁声波孤波 64

6.1 低β磁声波的线性色散关系 64

6.2 斜向传播的磁声波孤波 66

6.3 准平行传播的阿尔文波和磁声波孤波 71

7 弱色散等离子体中的激波 75

7.1 KdV-柏格斯方程 75

7.2 弱色散介质中层流的孤波与激波 78

第3章 包络形孤波--调制不稳定性 85

8 朗缪尔波的调制不稳定性 85

8.1 萨哈诺夫方程 85

8.2 萨哈诺夫方程的孤波解 90

8.3 朗缪尔腔子的坍缩 92

8.4 朗缪尔包络形孤波和坍缩的观测 94

9 沿磁场传播高频波的调制不稳定性 97

9.1 几何光学近似下非线性波的传播方程 97

9.2 调制不稳定性判据 99

9.3 哨声波和离子回旋波的调制不稳定性 101

9.4 太阳射电辐射中的调制不稳定性 108

10 低混杂波的调制不稳定性 109

10.1 低混杂波包络形孤波理论 109

10.2 低混杂波孤波的坍缩 114

10.3 低混杂波包络形孤波的空间观测 117

10.4 密度空穴的观测和讨论 121

10.5 离子-离子混杂波的调制不稳定性 124

第4章 空间等离子体中的阿尔文涡旋 129

11 空间等离子体中的静电涡旋和阿尔文涡旋 129

11.1 涡旋结构简介 129

11.2 旋转流体和磁化等离子体中的粒子运动 132

11.3 静电涡旋和长谷川-三间方程 133

11.4 阿尔文涡旋和卡多姆采夫-波哥采方程 136

12 动力学阿尔文涡旋 137

12.1 动力学阿尔文涡旋的物理模型 137

12.2 动力学阿尔文涡旋的定态方程 142

12.3 动力学阿尔文涡旋的偶极涡旋结构 145

13 空间等离子体中涡旋结构的卫星观测及其理论解释 150

13.1 强电场脉冲事件和偶极密度孤波 150

13.2 非线性动力学阿尔文波模 156

13.3 强电场脉冲事件的等离子体偶极涡旋模型 158

展望 162

附录A 递减微扰方法 163

附录B 高频波在等离子体中的传播方程 165

附录C 有质动力 169

附录D Freja卫星简介 174

参考文献 177

本书使用符号说明 191

外国科学家中译名表 193

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