大纲编号：S070800XJ002 空间物理学基础（Ⅱ） Space Physics(IⅡ) 课程编号：S070800XJ002 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程：普通物理、电磁学 教学目的和要求： 本课程为地球物理学科研究生的学科基础课。讲授对象为硕士研究生或未修过空间物理 课程的博士研究生 主要内容为：电离层的生成理论和电子损失机制：平衡态电离层的基 本结构和形态：热层和中层大气背景及主要动力学过程：电离层电动力学和等离子体过程 电离层异常和扰动及其效应：电离层中的电磁波及电离层探测：电离层与中层、热层及磁 层的相互作用及日地关系等。 本课程要求学生掌握电离层物理的背景知识、其中的重要过程及其理论和研究方法，并 了解电离层探测技术和原理以及电离层对无 电波传播的影响。通过对本课程的学习 使 学生了解整个日地空间物理学中电离层部分的主要研究对象和内容以及当前进展，为他们今 后开展电离层和高层大气物理研究打好基础。 内容提要： 第一章引言 电离层研究简史，在基础研究和应用方面的意义：电离层的定义，中层和热层大气的背 是结构：地球高层大气的命名系统：地球磁场，磁层，太阳风和日星。 第二章电离层的形成理论和形态 电离层形成的Chapman理论：电离层电子的损失过程，光化平衡：电子和离子的双极 扩散，电离成分运动的影响：电离层分区和背景电离层的平均形态：电离层异常。 第三章背景中性大气的动力学 高层大气结构和静力学平衡：基本的流体力学方程组：声重力波和电离层行扰（ⅡDs): 大气潮汐：热层风和热层环流：电离层高度的热过程和热结构。 第四事 电离层电动力学 电离层电离成分在外力作用下的运动特征：电离层电导率张量及一般表述：电集流和电 离层电流体系：电离层发电机理论：中纬度散见E层(Sporadic-.E)的风剪切理论。热 层风对电离层F区的效应。 第五章电离层中的电磁波，电离层探测 电离气体中电磁波传播的一般理论：电离层对无线电波传播的影响：电离层探测—测 高仪，Faraday和Doppler效应：非相干散射和GPSs测量。 第六章电离层等离子体不稳定性 电离层不规则结构：赤道电离层E区的双流和梯度漂移不稳定性：扩展F层(Spread-F) 和Rayleigh-Taylor不稳定性：电离层等离子体不稳定性的数值模拟和非线性研究。2 大纲编号：S070800XJ002 空间物理学基础（II） Space Physics (Ⅱ) 课程编号：S070800XJ002 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程：普通物理、电磁学 教学目的和要求： 本课程为地球物理学科研究生的学科基础课。讲授对象为硕士研究生或未修过空间物理 课程的博士研究生。主要内容为：电离层的生成理 论和电子损失机制；平衡态电离层的基 本结构和形态；热层和中层大气背景及主要动力学过程；电离层电动力学和等离子体过程； 电离层异常和扰动及其效应；电离 层中的电磁波及电离层探测；电离层与中层、热层及磁 层的相互作用及日地关系等。 本课程要求学生掌握电离层物理的背景知识、其中的重要过程及其理论和研究方法，并 了解电离层探测技术和原理以及电离层对无线 电波传播的影响。通过对本课程的学习，使 学生了解整个日地空间物理学中电离层部分的主要研究对象和内容以及当前进展，为他们今 后开展电离层和高层大气物理 研究打好基础。 内容提要： 第一章 引言 电离层研究简史，在基础研究和应用方面的意义；电离层的定义，中层和热层大气的背 景结构；地球高层大气的命名系统；地球磁场，磁层，太阳风和日冕。 第二章 电离层的形成理论和形态 电离层形成的 Chapman 理论；电离层电子的损失过程，光化平衡；电子和离子的双极 扩散，电离成分运动的影响；电离层分区和背景电离层的平均形态；电离 层异常。 第三章 背景中性大气的动力学 高层大气结构和静力学平衡；基本的流体力学方程组；声重力波和电离层行扰（TIDs）； 大气潮汐；热层风和热层环流；电离层高度的热过程和热结构。 第四章 电离层电动力学 电离层电离成分在外力作用下的运动特征；电离层电导率张量及一般表述；电集流和电 离层电流体系；电离层发电机理论；中纬度散见 E 层（Sporadic- E）的风剪切理论。热 层风对电离层 F 区的效应。 第五章 电离层中的电磁波，电离层探测 电离气体中电磁波传播的一般理论；电离层对无线电波传播的影响；电离层探测——测 高仪，Faraday 和 Doppler 效应；非相干散射和 GPS 测量。 第六章 电离层等离子体不稳定性 电离层不规则结构；赤道电离层 E 区的双流和梯度漂移不稳定性；扩展 F 层（Spread-F） 和 Rayleigh-Taylor 不稳定性；电离层等离子体不稳定性的数值模拟和非线性研究