Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.kosmofizika.ru/lazutin/PRE_TEXT/magnetosphere.doc Дата изменения: Mon Oct 31 10:41:00 2005 Дата индексирования: Tue Oct 2 02:38:06 2012 Кодировка: koi8-r

Настоящий вводный, хребетный текст излагает вопросы солнечно-земной физики
сжато, без ссылок и расшифровки терминов, с миномальным числом рисунков.
Гиперпересылки даются только на базовые файлы, гди и изложение подробнее, и
переылки многочисленнее и разнообразнее.

Магнитопауза, касп уес

Структура магнитного поля наименее возмущена вблизи Земли. Здесь силовые
линии имеют дипольный характер, плотность энергии магнитного поля намного
выше плотности энергии захваченных частиц. Дальше от Земли, уже в максимуме
внешнего пояса конфигурация значительно отличается от дипольной, силовые
линии поджаты с дневной стороны и вытянуты на ночной. Переход от
квазидипольной к к хвостовой конфигурации в большинстве моделей
магнитосферы имеет плавный характер, однако в реальных условиях, особенно в
возмущенные периоды существует крутая граница, которая может очень быстро
двигаться в радиальном направлении и которая можен быть неоднородна в
азимутальном (поперек хвоста) направлении.
На дневной стороне выжным структурным образованием является касп, или,
точнее, два каспа,( см. рис М1) магнитные воронки в северном и южном
полушарии, открытые для проникновения частиц солнечного ветра.
В хвостовой части к магнитопаузе примыкает мантия, зате идут доли хвоста,
разделенные нейтральной плоскостью. Силовые линии магнитного поля,
направленные в противоположные стороны вблизи нейтральной плоскости
подходят близко друг к другу и может возникать явление пересоединения
силовых линий, играющее важную роль в динамике частиц в хвосте магнитосферы
во время возмущений.
Структура могнитосферы создается токовыми системами; одна из наиболее
популяртых моделей токов представлена на рис3?
Перечисленные выше вопросы стороения магнитосферы и ее токовые системы
рассмотрены в базовом файле «магнитное поле и токи».



Магнитосфера Земли является резервуаром энергичных частиц, электронов и
ионов, преимущественно протонов. Частицы встречаются во всех частях
магнитосферы, однако можно выделить области устойчивого захвата -
внутренний и внешний радиационные пояса и область неустойчивого или квази-
захвата. Во внешней магнитосфере, в хвосте и в каспе наблюдаются
транзиентные потоки энергичных частиц, отдельные всплески и фоновая
радиация, повышенная по сравнению с фоном космических лучей. В отдельных
событиях повышенный фон связан с приходом космических лучей солнечного или
гелиосферного происхождения.

Движение захваченных или квазизахваченных частиц в ловушке можно разделить
на три квазинезависимых гармонических составляющих - ларморовское вращение
вокруг силовой линии, скачки или осцилляции вдоль силовой линии между
зеркальными точками и магнитный дрейф вокруг Земли. Рис 3
В отсутствии возмущений и при определенном соотношении параметров
магнитного поля и частиц устанавливается адиабатический характер движения и
для каждой из составляющих движения сохраняются определенные сочетания
параметров, так называемые адиабатические инварианты.

Частица считается устойчиво захваченной, если она может совершить полный
оборот вокруг Земли. Для каждого типа частиц, энергии и питч-угла
существует критическое расстояние от Земли, дальше которого полный оборот
теоретически невозможен, траектория частицы на вечерней или на утренней
стороне уходит за магнитопаузу. Этот переход к режиму квазизахвата называют
границей устойчивого захвата.

Область устойчивого захвата называют радиационными поясами Земли.
Исторически сложилось деление на внутренний и внешний радиационный пояс,
хотя провал в интенсивности электронов, разделяющий эти два пояса,
существует лишь в ограниченном спектральном диапазоне. Радиальные профили
потоков частиц разных энергий приведены на рис 4.
Структура и динамика радиационных поясов, механизмы ускорения, сброса,
диффузии частиц - обширная область магнитосферной физики. В нашем учебнике
эти вопросы освещаются в базовом файле Радиационные пояса Земли.

Между радиационным поясом и хвостом магнитосферы расположена область
неустойчивой радиации или квазизахвата.

Граница устойчивого захвата не является резкой даже для частиц одного
сорта, энергии и питч-угла. Благодаря питч-угловой и радиальной диффузии
граница размазывается, и склон внешнего радиационного пояса растягивается
на несколько земных радиусов. В результате переход к области квазизахвата
получается плавным, происходит перекрытие, и в любой точки зоны
квазизахвата можно обнаружить и частицы радиационного пояса, и
свежеускоренные частицы авроральной радиации или кольцевого тока.

Надо сказать, что к этой важной особенно для возмущенного времени области
отношение неоднозначное. На многих схемах ее вообще нет или она объединена
с хвостовой частью плазменного слоя. Во многих работах применяется
несколько безликие обозначения - внутренняя магнитосфера, геостационарная
область,
околоземная часть плазменного слоя. Название «Авроральная магнитосфера»,
отражающее сопряженность этой области с авроральной зоной, не получило
распространения. Мы будем здесь использовать термин зона квазизахвата, как
отражающий главные особенности структуры магнитного поля и движения частиц:
несмотря на умеренную или сильную диффузию, несохранение адиабатических
инвариантов, энергичные частицы здесь захвачены, сохраняют три компоненты
движения- ларморовское вращение. Осцилляции вдоль силовой линии и магнитный
дрейф, хотя и не замкнутый вокруг Земли.
Характеристики потоков частиц в этой области представлены в базовом файлк
«Авраральная радиация». См. также файл «магнитосферные суббури».