Physic of Fluids and Plasmas

An Introduction to the
Physics of Fluids and Plasmas

for Astrophysicists

Departamento de Astronomìa
Universidad de La Serena

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DESCRIPCION del CURSO

El curso, pensado como una introducción a la hidrodinámica y a la física de plasmas a partir de los conceptos fundamentales, mira a mostrar la substancial unidad y coherencia lógica entre estas dos áreas de la física. El curso se divide en dos partes: mecánica de fluidos y física de plasmas. En cada parte, se desarrollan tanto la teoría microscópica como la macroscópica, con el fin de apreciar la intima conexión entre las dos. Ejemplos traído de la astrofísica moderna ayudarán a entender la aplicación de los principios fundamentales.

OBJETIVOS

1) Adquirir los principios fundamentales de la hidrodinámica y de la dinámica de plasmas.

2) Entender bajo cuales condiciones y como se puede pasar de una descripción estadística (i.e., a través de las funciones de distribuciones) a una descripción macroscopica (continua) para fluidos neutros y plasma.

3) Aplicar los conceptos adquiridos para comprender y contextualizar predicciones y resultados de varias teorías astrofísicas modernas, desde la estructura estelar a las propiedades del medio interestelar, pasando por la dinámica estelar y galactica.

METODOLOGIA

Clases expositivas, seminarios de profundización (por invited lecturers), lecturas guiadas de textos originales, seminarios de alumnos y discusiones grupales.

EVALUACION

Tareas, seminarios, y otras evaluaciones a definir de común acuerdo entre el profesor y los alumnos.

CONTENIDOS

Introducción: Fluidos y plasmas en ámbito astrofísico.

Parte I
Fluidos neutros: teorema de Liouville, equación de Boltzmann, propriedades de los fluidos ideales (equación de Eulero), propriedades de los fluidos reales (equación de Navier-Stokes), dinámica del gas, inestabilidades, turbulencia.

Parte II
Plasmas: Teorías de las orbitas, dinámicas de un ensemble de muchas partículas (equación de Vlasov), procesos no colisionales en plasmas, procesos colisionales y modelo a fluido único, magnetohydrodinamica de base, teoría de las topologías magnéticas, teoría de la dinamo.

This diagram traces the hourglass structure formed by a pair of huge, bipolar gas bubbles ejected by a double star in the center of the Southern Crab Nebula (Credits: NASA, ESA, and A. Feild (STScI) ).