Физика межпланетного и околоземного пространства. Веселовский И.С - 52 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

магнитное поле диполя, не дают ему проникнуть за пределы этой
поверхности. Задача о такой экранировке в магнитостатике может
решаться методом отражений. Если граница представляет собой
плоскость, то результат решения сводится просто к удвоению поля. На
самом деле, конечно, магнитопауза не плоская, и поэтому
коэффициент усиления поля отличен от двойки. Но по порядку
величины он остается близок к единице. Поэтому поле
2
B
имеет
порядок величины дипольного,
3
2
/
e
B r
(
e
– земной дипольный момент,
r
– расстояние до подсолнечной
точки). Таким образом,
1/ 6
2 2
2
0 0
6 2
0 0
8 8
e e
v r
r v

Подставляя значение
e
и типичные значения
0
и
0
v
, легко
получить
4
10 6 10
E
r R
км.
Образующаяся в потоке солнечного ветра геомагнитная
полость (см. рис. 6.1), естественно, несимметрична относительно
плоскости терминатора: минимально расстояние до границы в
подсолнечной точке. На ночной стороне возникает еще
дополнительная внешняя токовая система; это токи геомагнитного
хвоста, в котором силовые линии образуют два пучка с
противоположными направлениями поля.
С указанной асимметрией связан ряд свойств радиационных
поясов. Рассмотрим сначала для простоты приэкваториальные
частицы. Эти частицы, дрейфуя с сохранением магнитного момента
2
/
mv B
и энергии поперечного движения
2
/ 2
mv
(поскольку
0
v
), движутся вдоль линий
const
B
в плоскости экватора.
Электроны дрейфуют на восток, протоны – на запад. В пределах
радиальных расстояний 7-8
E
R
все дрейфовые траектории замкнуты,
так что здесь частицы можно считать захваченными. Из-за асимметрии
поля величина его на магнитопаузе уменьшается с удалением от
подсолнечной точки (см. рис. 6.2), так что линии
const
B
пересекают магнитопаузу. И линии, проходящие через полуночный
меридиан на расстояниях
7
E
R
, уже не замыкаются вокруг Земли.
Частицы, дрейфующие вдоль этих траекторий, остаются захваченными
в магнитосфере лишь ограниченное время, достигая в своем движении
ее боковых границ. Эти частицы называют квазизахваченными. Таким
52
магнитное поле диполя, не дают ему проникнуть за пределы этой
поверхности. Задача о такой экранировке в магнитостатике может
решаться методом отражений. Если граница представляет собой
плоскость, то результат решения сводится просто к удвоению поля. На
самом деле, конечно, магнитопауза не плоская, и поэтому
коэффициент усиления поля отличен от двойки. Но по порядку
величины он остается близок к единице. Поэтому поле B2 имеет
порядок величины дипольного,
                                      B2   e / r
                                                     3



(  e – земной дипольный момент, r – расстояние до подсолнечной
точки). Таким образом,
                                                         1/ 6
                                 e
                                  2
                                          e2 
                   0 v0             
                         2
                                  ; r    8 v 2  .
                           8 r          0 0
                                6



Подставляя значение  e и типичные значения  0 и v0 , легко
получить r  10 RE  6  10 км.
                             4


       Образующаяся в потоке солнечного ветра геомагнитная
полость (см. рис. 6.1), естественно, несимметрична относительно
плоскости терминатора: минимально расстояние до границы в
подсолнечной точке. На ночной стороне возникает еще
дополнительная внешняя токовая система; это токи геомагнитного
хвоста, в котором силовые линии образуют два пучка с
противоположными направлениями поля.
       С указанной асимметрией связан ряд свойств радиационных
поясов. Рассмотрим сначала для простоты приэкваториальные
частицы. Эти частицы, дрейфуя с сохранением магнитного момента
  mv / B и энергии поперечного движения mv / 2 (поскольку
       2                                                        2



v  0 ), движутся вдоль линий B  const в плоскости экватора.
Электроны дрейфуют на восток, протоны – на запад. В пределах
радиальных расстояний 7-8 RE все дрейфовые траектории замкнуты,
так что здесь частицы можно считать захваченными. Из-за асимметрии
поля величина его на магнитопаузе уменьшается с удалением от
подсолнечной точки (см. рис. 6.2), так что линии B  const
пересекают магнитопаузу. И линии, проходящие через полуночный
меридиан на расстояниях  7 RE , уже не замыкаются вокруг Земли.
Частицы, дрейфующие вдоль этих траекторий, остаются захваченными
в магнитосфере лишь ограниченное время, достигая в своем движении
ее боковых границ. Эти частицы называют квазизахваченными. Таким
                                           52

Страницы