空间等离子体物理学

空间物理方向同学的必修课。这学期因为是本研共上，实际内容与本科生课程等离子体物理一致。

本门课程主要分为几个部分:等离子体的基本参数，单粒子轨道运动，MHD，等离子体波（重点），等离子体平衡与不稳定性，Kinetic Theory。数学物理方法电动力学是本门课的先修课（电动力学上了最好，不上也不是很影响，因为基本是直接拿麦克斯韦方程组来用）。此外，建议选修热力学与统计物理和连续介质力学（主要是流体部分），可以加深对这门课的理解。整节课的绝对难度不算大，但是推导非常繁琐。前半学期不难，多以简单微积分为主。虽然单粒子轨道运动比较简单，但是其思想在空间物理的前沿（如辐射带物理，波粒相互作用，pick up ions等）领域有着广泛应用，也是读很多相关文献的基础。MHD部分将等离子体当作流体看待，其衍生的MHD模拟，是处理大尺度空间物理问题（如磁重联，太阳风与地球（行星）磁层的相互作用）的基础。而学习MHD，则是为了解空间中各种等离子体波的色散关系。等离子体波为本次课程的核心内容，会从磁流体力学和冷等离子体色散关系两个角度推导空间中各种波的色散关系，并分析其物理机理。这部分的推导属于繁琐但是还能做，刘老师鼓励我们在课后把如Ideal MHD色散关系，冷等离子体色散关系自己再推一遍，可以加深你对这些公式的认可和理解。后面两部分，不稳定性和Kinetic theory在实际科研中也是很重要，可惜由于课时原因和部分推导实在过于复杂，很多公式基本直接上结论。不过，刘老师更希望我们先抛开细枝末节的数学推导，先从物理上理解这些复杂的表达式。简单来说，不稳定性部分告诉了我们空间中为什么会激发这些等离子体波，Kinetic theory则是从另外一个角度推导色散关系（且会引入不稳定性）。

这门课正常来说有期中和期末，但是这学期由于大家不想期中考，刘老师把分数权重（70%）放在了期末考试。本人期末98，总评99。考试是开卷，可以带电脑但不能联网，因为老师觉得没必要死记硬背那些复杂的公式。期末均分81，不难，出题内容都是在课上强调讲过或者作业中出现的类似题型。所以只要你认真听课和完成作业，应该就可以取得一个不错分数。另外作业是五次，我认为比考试难，占总评的30分，最好交之前和同学对一下答案。

刘老师是我的导师，我认为他严谨但又不失风趣，且很为学生着想，乐于回答大家的问题。本门课虽然繁琐，但是刘老师讲的很仔细，认真听肯定能听懂。最后分享刘老师的一句话，“等离子体物理的学习是一个螺旋式上升的过程”。他在学生时代的不同阶段学了三次这门课，每次学都有新的收获，我想这句话也适用于我们。