宇宙气体动力学

流体力学和天体物理学的一个交叉分支，它应用气体动力学的方法研究宇宙中物质的形态和运动规律。宇宙中的物质形态以等离子体为主，还有稀薄的气体，此外，行星内部有液态核，它们都是流体或磁流体。所以应用流体力学和磁流体力学能够描述很多宇观尺度的天体过程。在有些天体问题中，气体碰撞的平均自由程比问题的特征尺度还要大，使得应用气体动力学的方法受到限制；但是由于宇宙过程的尺度都很大，即使气体的电导率不高，也会受磁场的强烈影响，而磁场的影响有一种等效于碰撞过程的作用，因此使得气体动力学的方法仍可用于描述无碰撞气体的大尺度过程。无碰撞的粒子一般用统计分布法描述，对粒子的质量、动量和能量平均可得到矩方程。如果对这些矩方程作某种截断处理，它们的形式与气体动力学方程组类似。这样，宇宙中稀薄气体的某些运动过程，以至于恒星动力学的某些过程也可以用气体动力学的方法来处理。

近二三十年来，宇宙气体动力学有了显著的进展。它的研究领域已经从行星环境扩展到太阳内部，从气云到星系，以至到局部宇宙的演化规律，并取得了一批成果，其中包括太阳风、磁层、气云的坍缩和碎裂、无碰撞激波、恒星大气的反常加热、宇宙中磁场的起源和演化、宇宙中的湍流特性、星系的密度波理论等。

宇宙气体动力学除运用经典的概念去讨论天体过程外，还结合宇宙现象中的具体过程，发展了气体动力学的方法。结合天体中经常出现的强辐射场，发展了辐射气体动力学；考虑到宇宙磁场的作用，形成了宇宙磁流体力学或宇宙电动力学；把气体动力学的连续介质概念用于研究宇宙线，得到宇宙线动力学，等等。现在，大量天体物理的问题都采用气体动力学的概念和方法进行研究，而讨论具体的物理化学过程又反过来扩展了气体动力学的领域。

参考书目 T.G.柯林著，唐戈等译：《电磁流体力学》，科学出版社，北京，1960。(T.G.Cowling，Magnetohydrodynamics，Interscience Pub.，New York，1957.) S.U.Mahinder， Cosmic Gas DynamicsSons，New York，1974. H.J.Habing，Interstellar Gas Dynamics， D.Reidel Pub.，Dordrecht-Holland，1970. 胡文瑞等编著：《太阳耀斑》，科学出版社，北京，1983。