本书系统地叙述了发生在日地空间(日球层和磁层)中的各种物理过程及其基本理论、探测结果和研究方法，全书分为上册、下册。
上册简要介绍日球层的主要物理过程，包括太阳大气、太阳风、行星际激波和行星际空间中的高能粒子、地球弓形激波、地球磁层形成以及太阳风与其他行星、彗星、月球以及银河风的相互作用。
下册介绍磁层中的主要物理过程，包括磁层等离子体和高能粒子、磁层中的波动、磁层亚暴和磁暴，以及日地相关现象和空间等离子体的理论描述。
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再版前言
第一版前言
第8章 地球磁层中的场和等离子体 1
8.1 磁层中的磁场 2
8.1.1 地球基本磁场 2
8.1.2 偶极子场和地磁坐标 5
8.1.3 磁层磁场与电流体系 9
8.1.4 地球表面磁场的周日变化 14
8.1.5 电离层电导率和发电机理论 16
8.1.6 地磁活动指数 21
8.2 磁层中的等离子体 25
8.2.1 等离子体边界层 25
8.2.2 极尖区等离子体 28
8.2.3 等离子体幔和低纬边界层 30
8.2.4 等离子体片 31
8.2.5 等离子体层 33
8.2.6 其他等离子体区域 36
8.3 极光粒子沉降 36
8.3.1 极光和极光椭圆 36
8.3.2 极光与电子和质子沉降 42
8.3.3 日侧(向阳面)极光 46
8.3.4 极光与场向电流 47
8.4 磁层电场和磁层等离子体对流 49
8.4.1 极区电场分布和场向电流 49
8.4.2 对流电场和旋转电场 54
8.4.3 磁层等离子体对流与等离子体层边界层 56
8.4.4 磁层等离子体对流和极区电离层电流的耦合 60
8.4.5 磁层内场向电流的来源与磁层-电离层耦合 62
8.4.6 极光区的场向电流与Knight关系 66
8.4.7 赤道面内对流运动和极区电离层内的电流分布的自洽解 71
8.4.8 磁层等离子体在子午面内的对流 75
8.5 磁层等离子体对流驱动模式 76
8.5.1 太阳风粒子动量和能量向磁层内的输运 76
8.5.2 重联磁层模式 77
8.5.3 黏性驱动磁层模式 83
8.6 磁层顶和磁尾中性片的内部结构 86
8.6.1 磁层顶结构的观测 86
8.6.2 单粒子轨道理论预计的磁层顶结构 89
8.6.3 等离子体动理论预计的磁层顶结构 92
8.6.4 磁层MHD重联理论 95
8.6.5 磁层顶通量传输事件和动态重联 103
8.6.6 磁层顶非对称磁重联 107
8.6.7 磁层顶和磁尾无碰撞磁重联 109
参考文献 117
第9章 地球磁层中捕获的高能粒子(辐射带) 128
9.1 带电粒子在地磁场中的运动 130
9.1.1 带电粒子在偶极子磁场中的运动 131
9.1.2 带电粒子在实际磁层磁场中的运动 135
9.2 磁层的不变量坐标和辐射带的描述 140
9.2.1 关于捕获粒子的刘维定理 140
9.2.2 不变量坐标和捕获粒子的通量图 142
9.2.3 辐射带质子 149
9.3 捕获粒子的扩散 157
9.3.1 寝渐不变量的破坏，粒子的扩散和沉降 157
9.3.2 投掷角扩散 159
9.3.3 径向扩散 170
9.4 辐射带平衡结构的理论计算 181
9.4.1 辐射带电子的平衡分布 181
9.4.2 辐射带质子的平衡分布 184
9.5 南大西洋异常区 185
9.6 辐射带的动态变化 189
参考文献 192
第十章 地球磁层中的波动与波-粒相互作用 196
10.1 磁鞘中的波动及其向磁层中的传输 199
10.1.1 磁鞘中的波动 199
10.1.2 磁鞘中的波动向磁层内的传输 200
10.2 磁层顶邻近区域的波动 203
10.2.1 在磁层顶的邻近区域磁场和电场起伏的观测 203
10.2.2 磁层顶的Kelvin-Helmholtz不稳定性 208
10.2.3 磁层顶邻近的离子回旋不稳定性 210
10.2.4 磁层顶邻近的低混杂漂移不稳定性 216
10.3 磁层中的超低频波(地磁脉动) 224
10.3.1 地磁脉动的分类及主要的观测结果 224
10.3.2 在单色外源作用下磁层内Alfvén 波的共振激发 238
10.3.3 在宽频带外源作用下在等离子体层顶激发的表面波 241
10.3.4 离子回旋不稳定性激发的波动 (EMIC 波) 244
10.4 磁层中的哨声和甚低频激发与传播 247
10.4.1 哨声和甚低频发射的观测 247
10.4.2 合声波与嘶声波 252
10.4.3 哨声在等离子体层中的传播 257
10.4.4 等离子体层嘶声的准线性理论 262
10.5 地球磁层超低频波与能量粒子的相互作用 265
10.5.1 超低频波极与粒子共振理论 266
10.5.2 磁层中超低频波与能量粒子的相互作用 272
10.5.3 ULF波对带电粒子的快速加速 275
10.6 磁层中的甚低频波与粒子相互作用 280
参考文献 288
第十一章 地磁亚暴与磁暴 295
11.1 地磁亚暴 295
11.1.1 亚暴期间的极光观测 296
11.1.2 亚暴期间的地磁扰动 298
11.1.3 场向电流与亚暴电流楔 302
11.1.4 亚暴过程中的电离层-磁层耦合过程 303
11.1.5 平行电场与场向电流 307
11.1.6 亚暴急始的其他观测特征 309
11.1.7 亚暴增长相的观测特征 314
11.1.8 亚暴模型与争论 320
11.2 磁暴 323
11.2.1 磁暴时太阳风能量注入与Burton公式 324
11.2.2 磁暴总能量与Dessler-Parker-Sckopke关系 325
11.2.3 磁暴环电流 326
11.2.4 磁暴的驱动 329
11.2.5 磁暴的恢复 332
11.2.6 磁暴的半年变化与Russell-McPherron效应 334
11.2.7 超强磁暴 338
11.2.8 磁暴与亚暴的区别 340
参考文献 341
第12章 日地联系现象 348
12.1 与太阳偶发性爆发相关的地球物理现象 348
12.1.1 概述 348
12.1.2 电离层突然骚扰 352
12.1.3 极盖吸收事件 355
12.1.4 热层的磁暴效应 356
12.1.5 电离层暴 365
12.1.6 与太阳爆发事件和地球磁暴相关的低层大气现象 374
12.2 与太阳自转和行星际共转结构相关的地球物理现象 378
12.2.1 与行星际共转结构相关的地磁活动 378
12.2.2 与行星际共转结构相关的低层大气现象 380
12.3 与太阳长期变化相关的地球物理现象 381
12.3.1 太阳爆发事件引起的地球物理事件发生频次的太阳周年变化 381
12.3.2 电离层及上层大气特性的太阳周年变化 383
12.3.3 太阳活动与气象的相关 383
12.3.4 太阳活动与气候变迁的相关 386
参考文献 388
第13章 空间等离子体的理论描述 393
13.1 等离子体的定义 393
13.2 单粒子运动 396
13.2.1 均匀恒定磁场下的粒子回旋运动 396
13.2.2 粒子在均恒磁场与电场下的漂移运动 398
13.2.3 均恒磁场中外力引起的漂移运动 399
13.2.4 磁场梯度引起的漂移 400
13.2.5 磁场曲率引起的漂移 401
13.2.6 电场时空分布所带来的带电粒子漂移 402
13.2.7 带电粒子在缓变磁场中的运动 403
13.2.8 第一绝热不变量 404
13.2.9 第二与第三绝热不变量 406
13.2.10 引导中心近似的破坏 408
13.3 等离子体动理论初步 410
13.3.1 分布函数的概念 411
13.3.2 玻尔兹曼方程与弗拉索夫方程 413
13.3.3 动理论平衡态 414
13.3.4 等离子体振荡与朗道阻尼 417
13.3.5 粒子分布函数的矩方程 420
13.4 磁流体力学简介 422
13.4.1 等离子体多流体理论 422
13.4.2 多流体理论所描述的波动 423
13.4.3 等离子体单流体理论 426
参考文献 427
索引 429
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