Particulele din magnetosferă. Termeni și definiții.
Puterea lui Lorentz
Forța Lorentz acționează asupra unei particule într-un câmp electromagnetic:
Adesea, numai a doua componentă magnetică se numește forța Lorentz. Sub acțiunea acestei forțe, în absența unui câmp electric, particulă se deplasează de-a lungul vectorului de forță, astfel încât energia sa rămâne neschimbată. Mai multe în Lorentz.htm
ExB - drift
Dacă există un câmp electric în magnetosferă, de exemplu, un câmp de convecție electrică direcționat de la dimineața la cea de seară, atunci apare o deviere ExB. direcționată perpendicular pe vectorul câmpurilor magnetice și electrice cu o viteză
Direcția de deviere nu depinde de semnul particulei. Într-un câmp E-convectiv, difuzia este îndreptată spre Pământ și joacă un rol important în procesele care provoacă și însoțesc perturbațiile magnetosferei.
Particulele capturate
Particulele dintr-o capcană magnetosferică sunt prinse atunci când acestea rămân substanțial mai mari în ea decât timpul de tranzit de-a lungul unei linii drepte de ordinul dimensiunii capcanei.
Vorbesc despre o captură stabilă sau stabilă, dacă o particulă de un derivat magnetic înclină magnetosfera cel puțin o dată printr-o carcasă de derivație închisă. O condiție suficientă pentru aceasta este conservarea primului, a doua și a treia invarianță adiabatică. Mai multe detalii în directorul ad_invars.htm.
Limitele regiunii de captură stabilă sunt diferite pentru particule de diferite tipuri de energie, tip și pantă.
Apropierea centrului de conducere, cojile de derivație
Dacă ați salvat prima invariantul mișcarea particulei poate fi descrisă ca suma a două componente - rotația Larmor și mișcarea de conducere centru. La rândul său, traiectoria dintre punctele centrale de plumb în derivă magnetic oglindă contopesc în coajă de drift. Particulele de aceeași energie, dar având diferite unghiuri cu pas, pornind de la aceeași distanță de la miezul nopții, în timpul derivei în afară, particulele cu unghiuri mici cu pas vin pe partea zi mai aproape de Pământ. Imaginea inversă este observată atunci când se deplasează din zi în noapte. Acest efect se numește membrane de divizare în derivă (abaterea shell spliting) și asimetrie cauzată de câmpul magnetic al Pământului. Mai multe detalii în directorul: pitch_angle.htm. critical_pa.htm. larmor.htm. conjugate.htm și, de asemenea, în articolul lui A.N. Petrova Cu privire la distribuția angulară în pantă a particulelor în centurile de radiații ale Pământului.
Pornind de la o anumită distanță radială particule drifting cu mâna de noapte, nu fac rândul său plin, lăsând magnetopause cu dimineața (electroni) sau seara (ioni) lateral. Domeniul de captare în străinătate stabilă este numit un quasicapture domeniu și particule - cvasi-prinse în cazul în care traiectoria lor poate fi reprezentată în continuare ca sumă a rotației Larmor, oscilație între oglindă și puncte magnetice derivă.
În regiunea pe kvazazahvata lateral dezintegrarea intensitate curea radiatii observate mai multe populații de particule - particule strat de plasmă centrală cu o energie de 1-2 keV, electroni aurorale și ioni cu o energie de mai multe sute de keV, de multe ori pentru electroni energetici si protoni particule aurorale includ de la 20 keV și mai sus. Hraneste svezheuskorennyh particule aurorale depășește firul de fond „vechi“ de radiații particule de curea cu mai multe ordine; în plus, aceste particule sau mor în atmosferă sau magnetopause de îngrijire sau umfla centura de radiații prin difuzie radială.
Variații ale fluxului de particule.
Fluxul de particule, atât prins, cât și prin precipitare, suferă modificări sau variații constante sau neregulate, variații sau pulsații sub acțiunea undelor și radiațiilor.
Perioadele tipice de pulsații variază de la milisecunde la câteva minute. Studiul proceselor de modulare a pulsațiilor asociate în aurora, câmpul magnetic, radiația VLF, razele X aurorale reprezintă o diviziune independentă mare a fizicii magnetosferei.
difuziune
Neconservarea invarianților adiabați în anumite limite nu încalcă regimul de captare a particulelor. Variațiile pulsate și vibraționale ale câmpului magnetic și undele VLF sunt întotdeauna prezente în magnetosferă, modifică unghiul de înclinare al particulei și / sau transferă-le în cochilii de derivație vecine. Aceste procese joacă un rol important în procesele de umplere și golire a centurilor de radiație și sunt numite, respectiv, difuzie prin unghiuri de înclinare și difuzie radială.
Radiația difuzează astfel încât fluxul de particule purtate pe Pământ depășește fluxul de particule spre exterior și crește energia particulelor transportate pe Pământ. Acest proces este în mare măsură responsabil pentru umplerea centurii de radiații electronice externe.
Pitch difuzie unghiulară pot fi pasive sau active, în acest din urmă caz pachetul val este responsabil de difuziune este creată sau îmbunătățită prin energia particulelor cu care interacționează. Pitch difuzie unghiulară poate fi de diferite grosimi - atunci când unghiul de înclinare de difuzie a particulelor slabe variază ușor în modul de difuzie puternic, unghiul de înclinare de o cursă poate varia în funcție de orice sumă, set izotrop distribuție pitch unghi. Durata de viață a particulei în zona de modul puternic în DMP (timpul de dezintegrare e) poate fi estimată din figura din dreapta.
O erupție cutanată. O consecință importantă a difuziei cu unghi de înclinare este descărcarea sau precipitarea particulelor în atmosfera Pământului. O anumită gamă de unghiuri de pantă mică, numită conul de pierdere, corespunde poziției punctului oglindă al particulei la limita atmosferei (
100 km). Odată ajuns în conul de pierdere, particula este probabil să moară din cauza coliziunii, provocând aurora, crearea de ionizare a crescut în bremsstrahlung generatoare ionosferei. Aceste efecte, măsurate de la sol sau pe balon, va furniza informații despre dinamica particulelor precipitanți și prin ele - caracteristicile particulelor într-o capcană magnetică.
Setul de caracteristici ale familiei particulelor este dat de funcția de distribuție - în energie, unghiuri de înclinare, viteză, moment, moment magnetic, rigiditate etc.
Fluxul de particule (F) este numărul de particule care intră pe suprafața unității într-o unitate solidă pe unitate de timp. Debitul este total sau omnidirecțional printr-o suprafață specifică integrată peste toate energiile sau unghiurile solide.
Fluența (fluxul) este fluxul total al particulelor pe o anumită perioadă de timp sau un eveniment (de exemplu, un bliț SKL). Se utilizează pentru a evalua expunerea la radiații.
- integrale - distribuția fluxului de particule cu energie peste E în energie. Unitate de măsură - (cm 2. C.ster) -1
- diferențial - distribuția particulelor în intervalul E - E + # 916; E în energie. Unitatea de măsură este (cm2.C.st.keV) -1
Forma spectrului este diferită:
- care poate fi aproximată prin formula N (E) = NoE -k unde k este exponentul spectrului
- exponențială. este aproximată de formula N (E) = Nu exp (-E / Eo) - unde Eo este energia caracteristică.
Spectrul energetic al particulelor încărcate de raze cosmice, particulele de curele de radiație și particulele aurorale, care, de regulă, se încadrează, fluxul de particule scade odată cu creșterea energiei. În plus, pot exista spectre de mono-negrese sau regiuni spectrale, rezultatul accelerației într-un interval limitat de energie. Deseori, spectrul constă din două sau mai multe secțiuni cu pante diferite, locul de inflexiune în unele cazuri se numește genunchi.
Corpuscular radiation De la "corpuscul" - o particulă. Acest termen este folosit uneori pentru a se referi la fluxul de particule care se încadrează pe o anumită suprafață. Subliniază diferența de radiațiile electromagnetice.
LL