本书对地球辐射带物理学最新的相关理论和观测数据进行了详细阐述、分析，系统性阐述了辐射带物理学的基础知识、波粒相互作用的原理与过程，并将理论基础与新的观测数据结合得出新的结论和观点。主要介绍了辐射带的磁场和等离子体环境、磁层动力学、带电粒子在磁场中运动的基本原理、等离子体物理学的基本概念和内磁层中最重要的速度空间分布函数等辐射带物理学基础概念原理。在描述内磁层等离子体波的一般现象以及波模式基础上，将基础理论与新观测数据结合，讨论了不同波的驱动因素、不同波模式对辐射带粒子源和损失的作用、电子带的结构和演化等问题。本书将理论与观测结果相结合，系统阐述了地球辐射带中波粒相互作用的原理与过程，对地球辐射带物理学所涉及内容进行了完备性讲述。 本书适合从事空间物理与空间天气、航天工程等领域的高校教师与研究生、研究院所的研究人员和工程技术人员、以及其他感兴趣的学者参考阅读。

第1章 辐射带及其环境
1.1 辐射带全貌
1.2 地球磁环境
1.2.1 偶极场
1.2.2 磁层电流系统导致的偶极场偏离
1.2.3 地磁活动指数
1.3 磁层粒子和等离子体
1.3.1 外磁层
1.3.2 内磁层
1.3.3 宇宙射线
1.4 磁层动力学
1.4.1 磁层对流
1.4.2 地磁风暴
1.4.3 亚暴
第2章 近地空间中的带电粒子
2.1 导向中心近似
2.2 漂移运动
2.2.1 E×B漂移
2.2.2 梯度和曲率漂移
2.3 磁层电场的漂移
2.4 绝热不变量
2.4.1 第一绝热不变量
2.4.2 第二绝热不变量
2.4.3 第三绝热不变量
2.4.4 回旋加速和费米加速
2.5 偶极场中的带电粒子
2.6 漂移壳
2.6.1 弹跳和漂移损失锥
2.6.2 漂移壳分裂和磁层顶阴影
2.7 在随时间变化的近两极场中的绝热漂移运动
第3章 从带电粒子到等离子体物理学
3.1 基本等离子体概念
3.1.1 德拜屏蔽
3.1.2 等离子体振荡
3.2 基本等离子体理论
3.2.1 弗拉索夫和玻尔兹曼方程
3.2.2 宏观变量和方程
3.2.3 磁流体动力学方程
3.3 从粒子通量到相空间密度
3.4 重要的分布函数
3.4.1 漂移和各向异性的麦克斯韦分布
3.4.2 损失锥和蝴蝶分布
3.4.3 卡帕分布
3.5 作用积分和相空间密度
第4章 内磁层中的等离子体波
4.1 辐射带的波环境
4.2 弗拉索夫描述中的波
4.2.1 弗拉索夫方程的朗道解
4.2.2 朗缪尔波的朗道阻尼
4.2.3 朗道阻尼的物理解释
4.2.4 磁化等离子体中弗拉索夫方程的解法
4.3 冷等离子体波
4.3.1 磁化等离子体中的冷等离子体波的色散方程
4.3.2 平行传播（θ=0）
4.3.3 垂直传播（θ=π/2）
4.3.4 在任意波法向角下的传播
4.4 磁流体动力学波
4.4.1 阿尔文波的色散方程
4.4.2 MHDPc4～Pc5超低频波
4.5 波模式的总结
第5章 内磁层中波的驱动因素与性质
5.1 波的增长和衰减
5.1.1 宏观不稳定性
5.1.2 速度空间不稳定性
5.1.3 波粒相互作用的共振
5.2 哨声模和EMIC波的驱动因素
5.2.1 各向异性驱动哨声波
5.2.2 哨声模合声波
5.2.3 合声波激发的双频结构
5.2.4 啁啾的形成和非线性增长
5.2.5 合声波的空间分布
5.2.6 各向异性驱动EMIC波
5.2.7 多离子种类和EMIC波
5.3 等离子层嘶声和磁声噪声
5.3.1 等离子体层嘶声波的驱动
5.3.2 赤道磁声波噪声
5.4 超低频Pc4～Pc5波的驱动因素
5.4.1 外部与内部驱动因素
5.4.2 超低频波的空间分布
第6章 粒子源与损失过程
6.1 粒子散射和扩散
6.2 波粒相互作用的准线性理论
6.2.1 福克-普朗克理论的要素
6.2.2 准线性理论中的弗拉索夫方程
6.2.3 不同坐标下的扩散方程
6.3 环电流与辐射带离子
6.3.1 环电流离子的来源
6.3.2 环电流离子的损失
6.3.3 辐射带离子的来源与损失
6.4 电子的传输与加速
6.4.1 超低频波的径向扩散
6.4.2 超低频波对电子的加速作用
6.4.3 (a，p)空间中的扩散系数
6.4.4 大振幅哨声波与EMIC波对电子的扩散作用
6.4.5 合声波对电子的加速作用
6.5 电子损失
6.5.1 磁层顶阴影
6.5.2 等离子层中哨声波引起的电子损失
6.5.3 合声波与电子微暴引起的电子损失
6.5.4 EMIC波引起的电子损失
6.6 不同加速和损失过程在相空间密度的显示
6.7 不同波模式的协同效应
6.8 波驱动粒子来源与损失的总结
第7章 电子带动力学
7.1 辐射带电子布居
7.2 标称电子带结构及其动力学
7.3 辐射带动力学的太阳风驱动因素
7.3.1 大尺度日球层结构的性质及其地磁响应
7.3.2 大尺度日球层瞬变引起的典型辐射带响应
7.4 电子带之间的槽
7.4.1 源电子和种子电子注入槽区
7.4.2 不可逾越的屏障
7.5 存储环和多电子带
7.6 高能电子向大气中沉降
附录A 电磁场与波
A.1 洛仑兹力和麦克斯韦方程
A.2 线性介质中的电磁波
A.3 冷非磁化等离子体中的色散方程
附录B 卫星与数据源
参考文献
学术名词索引