等离子体物理讲义08_温等离子体波.pdf

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1、等离子体物理学讲义Lecture Notes on  Introduction on Plasma Physics No. 8 马石庄2012．03．19．北京1第8讲碰撞温等离子体波教学目的：系统地介绍磁流体Alfvén波理论，考察带电粒子的热运动是等离子体动力学的重要影响，导出在等离子体湍流研究中基础意义的Haseawa‐Mima 方程，展示碰撞的作用不但引起耗散，也能导致漂移波不稳定。主要内容：§1 磁流体Alfvén波.....................................................................

2、..........42.1有耗损声波..................................................................................42.2理想MHD波................................................................................72.3 MHD波的衰减...........................................................................11§2双流

3、体等离子体波...........................................................................132.1 静电波.......................................................................................142.2低频平行电场............................................................................192.3双流体Alfvén波.....

4、...................................................................23§3漂移波不稳定性...............................................................................263.1Haseawa‐Mima 方程.................................................................273.2有碰撞漂移波...............................

5、.............................................313.3不稳定性....................................................................................34习题8.....................................................................................................37附录A：Alfvén 波的发现.......................

6、.............................................40附录B: 中国地球空间探测双星计划..................................................412为简单起见，假定等离子体由离子和电子两种粒子组成，采用双流体模型，在绝热条件下，得到封闭的方程组基本方程组为带电粒子的运动方程和连续性方程߲݊ఈ൅׏·ሺ݊ఈܝఈሻൌ0               ߲ݐ൞dܝఈ݉ఈ݊ఈൌെ׏݌ఈ൅݁ఈ݊ఈሺ۳൅ܝఈൈ۰ሻ൅܀ఈdݐ当流体处于等温过程时  ݌ఈൌܥ݊ఈ当流体处于绝热过程时  ݌ൌܥ݊ఊఈ

7、ఈ其中，电荷和电流密度为ݍൌ෍ݍఈ݊ఈ，۸ൌ෍ݍఈ݊ఈܝఈఈఈ既然等离子体物理关注的是准中性大量带电粒子的集体行为，粒子的随机运动体现在等离子体热力学性质。在冷等离子体中，粒子的随机热运动速度远小于波速，回旋半径（对磁化等离子体来说）远小于波长 ሺcold plasmaሻ，充分显示了磁场对带电粒子整体行为的影响，展现出丰富的波动现象。当带电粒子之间碰撞足够强烈，带电粒子的回旋运动尺度很小时，可以用磁流体力学模型研究等离子体的集体行为。毫无疑义，这些条件总是近似地被满足，不但对等离子体的整体行为的描述存在缺陷，而且本身也留下不能解释的难题。在适当地考3虑碰撞的温等

8、离子体框架内，探讨冷等离