геомагнитная ловушка

Силовые линии магнитного поля Земли имеют такую конфигурацию, что образуют адиабатич. магнитную ловушку для попавших на них заряж. частиц. Для заряженных частиц, движущихся в квазистационарных магн. полях, магн. момент движения с хорошей точностью является адиабатич. инвариантом: (- угол между вектором скорости частицы и направлением напряжённости магн. поля, т. н. питч-угол). Это приводит к увеличению поперечной составляющей скорости , когда частица попадает в область : возрастающей напряжённостью магн. поля, и уменьшению (при неизменной полной энергии частицы) продольной составляющей . В области, где поле усиливается, частица затормозится, а затем в точке, где, отразится от т. н. магн. зеркала и будет двигаться к сопряжённой зеркальной точке Г. л.

Частицы, захваченные в Г. л., совершают колебат. движение из одного полушария в другое, двигаясь вдоль силовых линий, одновременно прецессируя вокруг них (см. Лармора прецессия)и дрейфуя по долготе из-за неоднородности геомагн. поля (рис.). Время колебаний частиц из Северного полушария в Южное и обратно составляет от 10^-3 до 10^-1 с. За время своей жизни в захваченном состоянии (от одних суток до 30 лет) частицы совершают многие миллионы колебаний. Долготный дрейф происходит со значительно меньшей скоростью, при этом протоны и электроны дрейфуют в разные стороны. В зависимости от энергии частицы совершают полный оборот вокруг Земли за время от неск. мин до суток.

Движение заряженных частиц, захваченных в геомагнитную ловушку (а). Частицы движутся по спирали вдоль силовой линии магнитного поля Земли (б) и одновременно дрейфуют по долготе.

Из захваченного состояния частицы выходят вследствие разл. флуктуации, к-рым подвержено магн. поле Земли: магнитные бури и др. возмущения, приводящие к нарушению первого инварианта движения и "сбросу" частиц в атмосферу Земли. Частицы с очень большим ларморовским радиусом имеют повышенную вероятность столкнуться с частицами атмосферы (ионосферы) Земли и также покинуть Г. л. Пополнение частиц ра-диац. поясов происходит как за счёт пост. захвата продуктов распада нейтронов (электронов, протонов), образованных космическими лучами в верх. атмосфере Земли, так и частиц солнечного ветра и ионосферы с последующим их ускорением при разл. возмущениях магн. поля.

Лит.: Арцимович Л. А., Элементарная физика плазмы, 3 изд., M., 1989; Тверской Б. А., Динамика радиационных поясов Земли, M., 1968; Xесс В., Радиационный пояс и магнитосфера, пер. с англ., M., 1972. Ю. И. Логачев.

   <<      Предметный указатель      >>