主要谈谈空间物理方向。
容我 preface by 复述我导的评价,科大的空间物理是全球顶尖的。
1 什么是空间物理?
Space physics, also known as solar-terrestrial physics or space-plasma physics, is the study of plasmas as they occur naturally in the Earth's upper atmosphere (aeronomy) and within the Solar System.
——维基百科 Space physics 词条
你这问题,问的不太好。 我觉得 官方回答大概就是,本科课程教给你空间物理中等离子体的相关性质与描述方法、空间探测方法以及日地空间不同层面上的基本知识 。这样来说,空间物理研究的是在大气层以上到太阳系边际的物质,即等离子体。 在大三时有专门的等离子体物理课。它涉及到在电磁场中的运动,所以在此之前要学理论力学和电动力学。 它还涉及到描述方法,所以你要学流体力学作为基础,往后它可以有专门的MHD(磁流体力学)来进行研究。描述方法中还有动理论(涉及到分布函数),因此你需要学热统。现在的研究不拘泥于此,还考虑到量子修正等,这也和量子力学相关。这些其实都是理论的东西。
对应于科研,你可以做理论等离子体、计算机模拟,可以是磁层的,电离层的,也可以是太阳上的,也可以是行星际空间传播的。
除此以外,在空间上,还涉及到对粒子的测量,那么就会有空间探测原理课程,还会有遥感类课程,介绍某些卫星仪器怎么构造的。
对应地,还会有空间探测实验。
在空物领域,还有一些处理观测图片的软件进行教学使用,那就是科学计算与程序设计这门课负责的。
它涉及到IDL软件的使用&Fortran语言的教学(这和计算机模拟是相关的,因为这语言比较老,以前的一些算法都用这个写)。
刚刚是从研究方法上讲的,还可以有不同层面——磁层、电离层、空间天气(日地)、太阳物理、行星科学,有相应的导论课
这些都是告诉你,这个层面上等离子体(电子/质子)的运动怎么样,会有什么现象 ,有了基本的理解,以后做科研就可以选一个来做。
所以后面这些课程都以理解为主(含背书,但背的书不是白背,都很常用的)。
在研究生课程,还会就具体的科研方法(比如说MHD模拟、MHD解析方法、粒子模拟等),以及深入理论进行介绍,相当于本科生课程的Plus版,框架搭得更完善了。也会有一些前沿的内容,让你知道这个以后实际科研可以做到什么,现在的科研工作者做到什么了。我想大概就是这样多吧。
——Weihao Liu,答“in 100 words,空间物理的本科课程研究对象是什么?”
2 教学
2.1 师资
空间物理方向的专业课已经学过几门。这几门的授课教师——详见 http://ess.ustc.edu.cn/kjkxyjs/list.htm 与 http://space.ustc.edu.cn/member/index.php ——给我的印象包括非常专业,非常敬业,也非常善待我等学生。空间物理是一个人数不多的专业,在教师之间也能看出一些这是个温馨的小圈子的迹象。
2.2 培养方案
Again,这不是一个很大的专业,一个容易导致的结果是大部分的专业课都——在本科阶段便能感觉到——比较有用。《地球系统科学导论-行星空间》《空间环境与航天工程》包括对日球层环境的大致介绍。《流体力学》(GEOP3007而非同名课程007001)《等离子体物理》《磁流体力学》等提供理论知识。《空间物理学导论》是对日球层的进一步探讨。空间物理不是一个想强迫你修读三四五级大物实验或计算物理或模电数电的地方。
大部分课程给分也不错——以防你担忧,但这一担忧下面会再提到。
在非地空学院开设的必修课中,《电磁学A》《电动力学》较重要。另外建议熟练掌握《概率论与数理统计》。英语课则对有志科研者无法过度强调,虽然科大开设的英语课未必很有裨益。尽管计算工作较多,我不认为《计算方法》的内容与空间物理的科研很相关——地空开设的《科学计算与程序设计》更实用。
2.3 培养方案的缺陷
我认为空间物理的培养方案的缺陷包括:
大一和大二中的专业课过少。这导致科研开始时间被客观延后。部分归因于科大自由转专业之制。
少许课程具体设置需要改进。作为大学生我也希望每个任课老师都专业敬业但目前这没实现。
上手科研时需是要自学不少课外内容。
3 去向
竞争不大。同学间很多也彼此认识。如果“困结互助蹑手蹑脚”(强总语)就没必要。保研和出国在全校各系中算很容易的。其它去向不够了解。
4 科研
我刚开始做,不懂。观察到的一个现象是很多老师的实验室都以在电脑上操作为主,少有物理实验工作。Take that information however you please.
5 推荐阅读
5.1 Space physics: an introduction to plasmas and particles in the heliosphere and magnetospheres / May-Britt Kallenrode.- 3rd, enl. ed.
5.2 中国科学技术大学 地球和空间科学学院飞跃手册 (2022年版)