前言
本文是 Yale Astro320 使用自编教材的翻译。课程本身是本科难度，需要的数学和物理技巧并不高深，可以作为天体物理流体力学之入门。本文尚在施工中，完工日期待定。
第一章 流体与等离子体简介
什么是流体？
流体是一种可以流动、无定型、对外力响应很弱的物质。
- 流体的组成粒子（原子、分子、离子甚至恒星）可以“自由”地在流体中移动
- 若流体不是自引力的，则它总是取其容器的形状
- 流体受外力时其形状以稳定的速率改变
什么是等离子体？
等离子体的组成粒子是带电荷的，因而其相互作用是长程力。
流体的分类
流体总是由大量的粒子组成，这些粒子可以是分子、原子、暗物质粒子甚至恒星。流体之间的差异主要体现在它们组成粒子的相互作用上，例子包括库仑力（等离子体中的带电粒子）、范德瓦尔斯力（中性流体中的分子）和引力（星系中的恒星）。流体可以是有碰撞的或者是无碰撞的，其中碰撞的定义是两个组成粒子的相互作用使得至少一个粒子的轨迹有了明显偏转。粒子间的碰撞使得流体趋向（局域）热力学平衡，并使流体粒子的物质分布趋向麦克斯韦-玻尔兹曼分布。
在中性流体中，粒子之间的相互作用只发生在很小的尺度上。典型情景下粒子之间的作用力是范德瓦尔斯力，其大小随着距离快速下降；换句话说，典型散射截面的大小与粒子大小（也即原子的波尔半径）相当，对应的尺度很小。因此，粒子在两次高度局域化、大角度散射（也即碰撞）之间走直线是一个很好的近似。下图 (a) 就是这样的粒子轨迹。除非流体极度稀薄，多数中性流体是有碰撞的，也即粒子的平均自由程比感兴趣的尺度小，尽管在天体物理中并非如此。这种情况下，流体力学的标准方程可能不再有效。
在完全电离的等离子体中，粒子之间的相互作用是长程的库仑力（$F \propto r^{-2}$），所以粒子更容易在运动中逐渐偏转，而不是被碰撞改变方向，这对应着下图 (b) 的情况。
对于弱电离的等离子体，碰撞多发生在中性粒子和携带电荷的粒子之间。这样的碰撞是短程的，所以其行为更像一般的中性流体。
在天体物理中我们常常遇到相互作用由引力主导的情况。我们将这种流体称为 N 体系统。例如暗物质晕（如果暗物质包括 WIMP 或者轴子）和星系（恒星在其中作为中性粒子，相互作用为引力）。由于引力是长程的，系统中的每个粒子都会受到其他粒子的作用。现在考虑弛豫平衡系统中 $x_i$ 位置处的引力 $F_i$，我们有
$$
\vec{F}(t) = \lang\vec{F}\rang_i + \delta\vec{F}_i(t)
$$