This is the only book with which I am familiarthat attempts to cover both fluids and plasmas.It is true that these subjects are closely related, but the logic of attempting to surveyboth fields, each of which is very broad,in a single volume is not really clear.References between the two subjects are not sofrequent and there are excellent readily available texts in fluid mechanics.I would have preferred to see a moreextensive coverage of the plasma physics of interest and usefulness to astrophysicalstudents.The book is well written, coveringquite a large number of topics ina clear and pleasant style which makes enjoyable reading. It familiarizes the student with a considerable number of interestingand important subjects. The student whoreads this book will successfully gain avery good understanding of many, often referred to, astrophysical topics such as accretion discs,dynamos, astrophysical jets and magnetic reconnection.As is clear from the title, the author first treats fluids or neutral gasesin this broad survey. He starts from themicroscopic point of view, deriving the Boltzmann equation and the H theorem. He then arrives at the ideal and Navier-Stokesfluid equations in a systematic mannerby expanding in the small mean free path,a technique also applied in plasma physics.He then discusses the basic propertiesof fluids that every physics student should know, such as Bernoulli's law, the conservation of circulation, the steepening of waves to form shocks and the jump conditionsin a shock. He intersperses his derivations of these relationswith helpful illustrations, such as aerodynamic liftand supernova blast waves. He then takes up convection in a compressible medium,and Raleigh-Bernard convection in sufficientdetail to give the reader a sound appreciation of these important phenomena. At the end of thefluid section of the book he presentsKolmogoroff turbulence, and in a veryuseful chapter the physics of fluids in rotating systems. I found this last chaptervery helpful, as well as entertaining.The first part of the book isvaluable, helping students to find their way throughmore formal fluid dynamics texts such as thoseof Landau and Lifshitz, Lamb and even Shu.On the other hand, the second part of thebook, on the more complicated field ofplasmas, is actually shorter than the firstpart, 183 pages versus 200 pages devoted to fluids, and is not sowell balanced.In this part the author first treatsthe orbits of individual particles (Chapter 10).He then turns to collections of particles, starting with the rather difficult BBGKYformalism. This is in line with his goal ofdeveloping each subject from basic principles.However, only the Vlasov equation emergesfrom this chapter, and there is no really deep explanation of the more basic kinetic theory being presented. The author then presents the collisionless theory of plasma waves, including Landau damping. He does not go intoLandau damping in any great physical detail,contenting himself with describing how onemust modify the velocity contour to surround any poles, referring the student toother texts for the true explanation.Only a hazy idea of the significance of this process is given.Chapter 14 concerns magnetohydrodynamics, and again the treatment is sketchy, but somequite interesting examples of magnetohydrodynamics in astrophysicsare provided. Chapter 15 takes up magnetic reconnection and Taylor relaxation, while Chapter 16 sketches classical dynamo theory giving the famous Cowling theorem to motivate this theory.Chapter 17 is an epilogue, which touches on a number of topics not covered earlier.In summary, the author is quite successfulin bringing many interesting and importantplasma astrophysical phenomena to theattention of students, but only in a semiquantitative way.Thus, the more able graduate student cannotreally master the subject from this textwithout also supplementing it with more technicalbooks such as those of Shu, Krall and Trivelpiece and Montgomery and Tidman. In this sense the plasma physics section is more appropriate to an undergraduate course than to a graduate course as the author recommends.Furthermore, there are a number of quiteimportant topics not covered in the book thatare essential to any really basic understanding ofplasma astrophysics. Examples of such topics are:the fact that thermal conductivity is stronglysuppressed across even a weak magnetic field,the interaction caused by plasma instabilities of energetic particles, suchas cosmic rays, with the background plasma, the buildup of a small scale magnetic field in turbulence by field line stretching, the Biermann battery mechanism, the Braginskiequations for a two fluid plasma with transport coefficients,runaway electrons and the shock acceleration of cosmic rays.It is true there is an attempt to cover some of these topics through the excellentsets of problems for the student at the end of eachchapter. However, I am not sure that thestudent will be able to gain any realunderstanding in this way, or even be able tosolve some of them.In summary, the author has done a really excellent job in qualitativelyimparting knowledge ofan impressive number of phenomena tothe student in an effective and pleasant manner. However, because of the self-imposed constraint to cover two large topics, fluids and plasmas, he has not succeeded in rigorously training the student in the practice ofplasma astrophysics.
これは、流体とプラズマの両方を扱おうと試みている、私が知る限り唯一の書籍である。確かにこれらの主題は密接に関連しているが、それぞれが非常に広範囲にわたる両分野を一冊の本で概観しようとする論理は、あまり明確ではない。両主題間の相互参照はそれほど頻繁ではなく、流体力学には優れた入手しやすいテキストが多数存在する。私は、天体物理学を学ぶ学生にとって興味深く有用なプラズマ物理が、より広範囲に扱われることを望んだであろう。本書はよく書かれており、かなり多くのトピックを明快で心地よい文体で扱っており、楽しく読むことができる。学生は、かなりの数の興味深く重要な主題に親しむことができる。本書を読む学生は、降着円盤、ダイナモ、天体物理ジェット、磁気リコネクションなど、しばしば言及される多くの天体物理学的トピックについて、非常に優れた理解を成功的に得ることができるであろう。タイトルから明らかなように、著者はこの広範な概観において、まず流体または中性気体を扱う。彼は微視的な観点から始め、ボルツマン方程式とH定理を導出する。次に、平均自由行程が小さいとして展開するという体系的な方法によって理想流体方程式とナビエ・ストークス流体方程式に到達するが、これはプラズマ物理学でも応用される手法である。その後、ベルヌーイの法則、循環の保存、波の急峻化による衝撃波の形成、衝撃波におけるジャンプ条件など、物理学の学生なら誰でも知っておくべき流体の基本特性を議論する。彼はこれらの関係式の導出の合間に、空気力学的揚力や超新星爆風波などの有益な図解を織り交ぜている。次に、圧縮性媒質中の対流と、レイリー・ベナール対流を十分な詳細さで取り上げ、読者にこれらの重要な現象について確かな理解を与えている。本書の流体セクションの最後では、コルモゴロフ乱流を提示し、非常に有用な章として、回転系における流体の物理学を扱っている。私はこの最後の章が非常に役立ち、かつ楽しめるものであると感じた。本書の前半部分は貴重であり、学生がランダウ＝リフシッツ、ラム、さらにはシューのものなど、より形式ばった流体力学のテキストを読み進める助けとなる。一方、より複雑なプラズマの分野に関する本書の後半部分は、実際には前半部分より短く、流体に割かれた200ページに対して183ページであり、バランスがそれほど良くない。この部分で著者はまず、個々の粒子の軌道（第14章）を扱う。次に粒子の集団に移り、かなり難しいBBGKY形式から始める。これは、各主題を基本原理から展開するという彼の目標に沿ったものである。しかし、この章から現れるのはヴラソフ方程式のみであり、より基本的な運動論についての深い説明は実際には提示されていない。その後、著者はランダウ減衰を含む無衝突プラズマ波の理論を提示する。彼はランダウ減衰について深い物理的詳細には立ち入らず、極を囲むように速度輪郭を修正しなければならないことを説明するにとどめ、真の説明については他のテキストを学生に参照させている。この過程の意義については、ぼんやりとした考えしか与えられない。第14章は電磁流体力学に関するもので、これもまた概略的であるが、天体物理学における電磁流体力学のいくつかの非常に興味深い例が提供されている。第15章では磁気リセクションとテイラー緩和を取り上げ、第16章では古典的ダイナモ理論を概説し、有名なカウリングの定理をこの理論を動機づけるものとして示している。第17章はエピローグであり、これまで扱われなかった多くのトピックに触れている。要約すると、著者は多くの興味深く重要なプラズマ天体物理学的現象を学生の注意に引き付けることにはかなり成功しているが、それは半定量的な方法に過ぎない。したがって、より有能な大学院生は、このテキストだけでは主題を真に習得することはできず、シュウ、クラール＆トリベルピース、モンゴメリ＆ティドマンなどのより専門的な書籍で補う必要がある。この意味で、プラズマ物理学のセクションは、著者が推奨するような大学院コースというよりは、学部コースに適している。さらに、本書で扱われていないかなり重要なトピックがいくつかあり、それらはプラズマ天体物理学の真に基本的な理解に不可欠である。そのようなトピックの例としては、弱い磁場を横切る場合でも熱伝導率が強く抑制されるという事実、宇宙線などの高エネルギー粒子と背景プラズマとの間のプラズマ不安定性によって引き起こされる相互作用、磁力線の伸張による乱流中の小規模磁場の増大、ビアマン電池機構、輸送係数を伴う二流体プラズマのためのブラギンスキー方程式、ランダウェイ電子、宇宙線の衝撃波加速が挙げられる。確かに、これらのトピックのいくつかを、各章の最後にある学生向けの優れた問題集を通じてカバーしようとする試みはある。しかし、学生がこの方法で真の理解を得ることができるかどうか、あるいはそれらの問題を解くことさえできるかどうかについては、確信が持てない。要約すると、著者は、印象的な数の現象についての知識を、効果的かつ快適な方法で学生に伝えるという点で、実に見事な仕事を成し遂げている。しかしながら、流体とプラズマという二つの分野をカバーするという自己課した制約のために、学生をプラズマ天体物理学の実践へと厳密に訓練することには成功していない。