动力学阿尔文波是短波长的色散阿尔文波，在能量耗散和等离子体粒子能化现象中起重要作用。它自上世纪70年代被提出、特别是90年代在空间等离子体中被卫星观测证实以来，已引起了从实验室、空间到天体等离子体物理研究领域的广泛兴趣，并在地球极光和太阳日冕等离子体的粒子能化现象中得到了很好的应用。动力学阿尔文波的低频和短波长特征使其与离子成分的波—粒相互作用过程敏感地依赖于离子质量和电荷。而重离子特征谱线是天体物理、特别是太阳物理天文观测研究的重要手段。在本论文中，基于三成分(电子、质子和重离子)等离子体模型，我们系统、深入地研究了磁化等离子体中动力学阿尔文波与重离子成分的相互作用，建立了从线性到非线性完整的动力学阿尔文波—重离子相互作用理论模型，并进一步应用于日冕离子能化问题，为日冕离子各向异性和质—荷依赖性能化现象的观测提供了合理的理论解释。　　 本文第一章系统地总结了动力学阿尔文波的理论、观测和应用研究，着重介绍了近10年来动力学阿尔文波在非线性理论模型、空间等离子体中的观测认证、以及在地球极光与日冕等离子体粒子能化现象中的应用等方面的研究进展。　　 第二章介绍了我们在动力学阿尔文波与重离子线性相互作用方面的研究内容。研究结果表明：(1)在低β(其中β为等离子体热压和磁压之比)的三成分磁化冷等离子体中，动力学阿尔文波的色散曲线分为两支；(2)在长波近似下，一支曲线趋近剪切阿尔文波，而另外一支则接近频率在质子和重离子回旋频率之间的离子静电回旋波；(3)当波的频率接近质子和重离子回旋频率时，波与粒子发生回旋共振，重离子成分使波与电子的热共振参数变小。　　 在第三章中，我们研究了动力学阿尔文波与重离子的非线性相互作用，特别是重离子对动力学阿尔文波非线性孤波结构的影响。结果显示：(1)在任意β等离子体中，具有压缩形和稀疏形密度结构的孤波都是可以存在的，孤波的振幅和宽度都会受到重离子的影响；(2)在有限β(Q＜＜β＜＜1，Q为电子和质子的质量比)等离子体中，具有压缩形密度结构的孤波以亚阿尔文速度传播，重离子密度孤波的振幅和宽度随着重离子丰度的增加而增大，重离子成分使平行电场的振幅减小，使垂直扰动磁场的振幅增加，而垂直电场的变化则很小，重离子电荷可导致孤波的平行相速度增大；(3)在低β(β＜＜Q＜＜1等离子体中，孤波具有稀疏形的密度结构，且以超阿尔文速度传播，粒子速度的极值和扰动电磁场的振幅都随重离子丰度的增加而减小。　　 1995年底由美国NASA发射的SOHO卫星的一个重要科学发现是太阳延伸日冕中重离子的有效温度具有强各向异性特征(垂直温度远大于平行温度)，并随离子质量而增加。例如氧离子温度高达1亿多度，是质子温度的100多倍。这一异常的重离子能化现象自1997年报道后就立刻引起广泛关注，成为国际太阳物理学界的研究热点之一。在上述动力学阿尔文波与重离子相互作用的理论研究中，我们发现动力学阿尔文波可以为重离子各向异性和质—荷依赖性能化提供一个有效的物理机制。在此基础上我们进一步提出了延伸日冕环境下重离子由动力学阿尔文波的各向异性和质—荷依赖性能化模型，自恰、合理地解释了SOHO卫星有关延伸日冕中离子异常能化现象的主要观测特征。本文第四章详细介绍了这方面的研究结果。