1 / UMKD_Fizicheskaya_elektronika_ch.3_Cvetkov / Dopolnitelnaya_chast / Paket_informacionnoj_podderzhki / Sajt_resursov_po_fizike_plazmy / Literature / Leksia 2

2.3. ДВИЖЕНИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ ДИПОЛ . МАГНИТОСФЕРА.41

Äëÿ eq = 0 k = 2, ëÿ ! 900 k = 2:5. Сл о т льно, к к пок но н рисунк 3.9, у ч стицу с эн р и й 1 keV при L0 = 8 и с эк тори льным у лом

eq = 00 эн р ия п р лл льно о и ния у тся при прохо нии р сстояния 2:5RE è îñòè ò ýí ð èé 10 keV ïðè L = 2.

А и тич ско н р ни при о ит к тому, что ч стицы с эн р иями 1-10 keV ускоряются и о л сти кру о о о ток ости ют эн р ий 10-100 keV . При этом р йфо ом и нии у личи тся ни отропия

( ñü ìû ÿëè ñð í í ÷ íè k = 2:25) Ñë î ò ëüíî, ÷ ì ëó

мы проник м м нитосф ру, т м ольш эн р ичных ч стиц с ольшими питч-у л ми.

Ïðîö ññû ïîò ðü

В ср н м, п р нос ря нных ч стиц и х осто ой о л сти м нитосф - ры ол н л нсиро ться проц сс ми пот рь м нитосф р . И симм т- рично о кру о о о ток ионы т ряются осно ном л о ря п р ря к . Н ысот х кру о о о ток (к ки ?) плотность н йтр льной тмосф ры поря к 100 см 3. Т к я плотность ост точно м л ля прямых упру их столкно ний м у ион ми кру о о о ток и н йтр льными том ми. О - н ко, ко "холо ный" том и н йтр льной тмосф ры при ли тся к эн р ичный иону и кру о о о ток , то с ольш й роятностью происхо-ит р он нсн я п р ря к . Сл о т льно, эн р ичный ион ст но ится н йтр льной ч стиц й, котор я или поки т м нитосф ру, т к к к ки- н тич ск я эн р ия пр ыш т эн р ию р ит ции или н р т ни ни слои н йтр льной тмосф ры. Холо ный ион н т кл кру о ой ток и см ши тся с ч стиц ми пл мосф ры. Типично р мя и ни ч стицыкру о ом ток п р п р ря кой от п ры ч со о н скольких н й.

Дру ими проц сс ми пот рь ля кру о о о ток я ляются эл ктро-м нитныри ции с ч стот ми мно о ыш х ч нно о и циклотронно о и ния. При т ких ысокоч стотных олн х п р ый и торой ин ри нты мо ут н - руш ться и питч-у ол ч стицы мо т и м няться т к, что ч стиц поп тконус пот рь. Р сс яни по питч-у лу или питч-у ло я иффу ия р сширя т конус пот рь и при о ит к у лич нию пот рь ря нных ч стиц н йтр льной тмосф р . тот м х ни м р от т н и ол эфф кти но ля эл ктроно , т к к к они н мно о л ч ионо . Во н шн м кру о ом ток ср н р мя и ни эл ктроно , п р т м к к прои ой т питч-у ло о р сс яни и ч стиц поп т конус пот рь, поря к н скольких ч со ,ля ионо это н сколько н й. Во нутр нн й ч сти кру о о о ток р мяи ни ря нных ч стиц короч .

42ГЛАВА 2. ДВИЖЕНИЕ ЗАР ЖЕННОЙ ЧАСТИЦ В ЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

2.3.5Êðó î îé òîê

Исполь уя ыр ни ля скорости р йф эк тори льной плоскости получим

и опуск я eq = 900, мы получим ыр ни ля плотности ток со -мо о ч стиц ми с эн р иями, W, и плотностью, n, по нной L-о олочк

jd - имут льный ток п ном н пр л нии. К я ч стиц при с о м р йф окру З мли со т м лый кру о ой ток. М нитно пол ин уциру мо к ой и этих ч стиц пр н р имо м ло, но о мущ ни м нитно о поля и - о щ о ток н чит льно н по рхности З м- ли.

Во мущ ни м нитно о поля

Î ùèé òîê, IL, о р у мый кру о ым и ни м с х ч стиц н к кой-то конкр тной L-о олочк с я н с плотностью ток ILdl = jddV . Проинт -

риру м по кру о ой тр ктории и м тим, что эн р ия с х ч стиц н опр л нном р сстоянии L опр ля тся формулой UL = R nW dV; и чтолин кру о ой ор иты сть R dl = 2 LRE, òî :

(2.80)

И кон Био-С р мы мо м ычислить ин уциро нно м нитно пол ц нтр З мли:

З сь мы ли н к минус, что ы пок ть, что о мущ нно м нитно пол н пр л но проти ополо но м нитному полю З мли. Т к к к о му- щ ни н исит от р сстояния, то мы мо м м нить UL í ýí ð èþ ñ õ ÷ ñòèö, UR. В р ульт т получим м нитно пол ин уциру мо р йфо-ым и ни м с х ч стиц кру о ом ток :

Во мущ нно м нитно пол ол но т к учиты ть м нитно пол ин-уциру мо циклотронным р щ ни м. Допуск я eq = 900 мы получим:

2.3. ДВИЖЕНИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ ДИПОЛ . МАГНИТОСФЕРА.43

К к и случ р йфо о о ток , м нитны о мущ ния н исят от р -

èóñ è W ìî ò ûòü ì í í í î ùóþ ýí ð èþ ñ õ ÷ ñòèö UR. Ñë -î ò ëüíî,

B = UR 3 (2.84)

BERE

З м тим, что это о мущ ни я ля тся сон пр л нным с м нитным пол м З мли. Т ким о р ом, о щ о мущ ни ц нтр З мли у т р но:

2.3.6М нитны ури

Ино , н которы мом нты р м ни, кру о ой ток ин ктиру тся оль- ш , ч м о ычном р им . Т ки ин кции о ник ют осно ном и - у лич нно о эл ктрич ско о поля. При этом о щ я эн р ия кру о о о ток у личи тся, что при о ит к ополнит льному ум ньш нию м нитно о поля н по рхности З мли. Т ко ум ньш ни н лю тся н м нито-р мм х, которы и м ряют м нитно пол н по рхности З мли около эк тор (рисунок 3.10). В т ч нии о но о ня эк тори льно м нитно пол у т ум ньш но ольш , ч м н 300 nT, то сть ол , ч м 1 % от он ч ния. Т ки сильны ум ньш ния м нитно о поля н ор ит З мли ы- ли м ч ны н м нито р мм х мно о р ньш , ч м ыл р ит т ория (и н лю ния) кру о о о ток и их н ли м нитными урями.

М нитны ури им ют р личных ф ы. Н н сколько ч со илин й, у лич нно м нитно пол ин ктиру т ольш и ольш ч стицо нутр ннюю м нитносф ру, со я сильный кру о ой ток и, сл о-т льно сильно ин уциро нно м нитно пол . Посл о но о или ухн й, эл ктрич ско пол о р щ тся к с оим норм льным н ч ниям и, сл о т льно, число но ь ин ктиру мых кру о ой ток ч стиц о р - щ тся к с о му норм льному н ч нию. Т п рь, ин уциру мо м нитно пол н чин т о р щ ться к с о му норм льному н ч нию, т к к к о- полнит льно ин ктиру мы ч стицы поки ют кру о ой ток и - п р -ря ки и р сс яния по питч-у л м. Т к и но и рисунк 3.10 н ф уосст но л ния м нитно о поля ухо ит н сколько н й.

По ум ньш нию м нитно о мно о поля и - кру о о о ток и циклотронно о р щ ния, исполь уя формулу (2.85), мо но оц нить ополни- т льную эн р ию ч стиц кру о ом ток о р мя м нитных урь. Для это о н о пр поло ить, что BR ц нтр З мли мо но м нить ср - ним ум ньш ни м м нитно о поля н З мл оль эк тор , т к я личи- н н ы тся Dst-ин ксом (к к по-русски ???). Dst-ин кс пр ст ля т со ой ср н о мущ ни м нитно о поля н эк тор , который ычисля тся н осно и м р ний 4-х ни коширотных м нитных о с р торий. ,Т к к к н личину Dst-ин кс т к лияют источники отличны от кру о о о ток , и кл ы от этих источнико мо ут сост лять о 30 % от н ч ния, мы мо м с л ть оц нку сни у ля ср н й ополнит льной

44ГЛАВА 2. ДВИЖЕНИЕ ЗАР ЖЕННОЙ ЧАСТИЦ В ЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

Посл няя формул пок ы т, что ум ньш нию м нитно о поля н 1 nT

соот тст у т у лич ни эн р ии кру о о о ток н личину ольшую, ч м 2 1013 Д . Допуск я, что с токи сконц нтриро ны н L = 5 получ -

м, что личину кру о о о ток 4 104 A. И рисунк 3.10 получим, что о

р мя м нитной ури о щ я эн р ия с х ч стиц кру о ом ток у ли- чи тся ол , ч м н 5 1015 Д и о щий ток ости т личин ольших, ч м 107 A. Ç ì òèì, ÷òî ýí ð èÿ 1 eV = 1.6 10 19 Ä è, ÷òî îë ÷ ì 3 1030 ч стиц с эн р иями 10 кэВ к я ин ктиро лись кру о ой ток

о р мя пок нно о н рисунк 3.10 м нитно о шторм .

3.1Столкно ния

3.1.1× стично-иони о нн я пл м

3.1.2Полностью иони о нн я пл м

3.2Про о имость пл мы

3.2.1Í í ì íè÷ íí ÿ ïë ì

3.2.2Пл м м нитном пол

3.3Проц ссы иони ции. Формиро ни ионосф ры

3.3.1Фотоиони ция

3.3.2Иони ция и - имо йст ия с эн р ичными ч стиц ми

3.3.3Р ком ин ция и присо ин ни

3.3.4Ионосф рны слои

3.4Про о имость ионосф р

3.4.1Т н ор про о имости

3.4.2Профиль про о имости

3.5Ионосф рны токи

3.5.1Sq òîê

3.5.2к тори льный electrojet?

3.6л ни с рно о сияния

48 ГЛАВА 4. ОСНОВ КИНЕТИЧЕСКОГО ОПИСАНИ ПЛАЗМ