Астронет > Циклотронное излучение

Астронет: С. А. Каплан, "Физика Космоса", 1986 Циклотронное излучение
http://variable-stars.ru/db/msg/1188286

Циклотронное излучение

Заряды, движущиеся во внеш. магн. поле B, описывают спиральные траектории, как бы навиваясь на магн. силовые линии. Угловая скорость их вращения вокруг этих линий, называемая циклотронной частотой, равна
$\omega_B=qB/mc$ , (1)
где q - заряд частицы и m - ее масса. Благодаря появляющемуся при этом ускорению, заряды излучают эл.-магн. волны как на частоте $\omega_B$ , так и на более высоких гармониках, т.е. на частотах $s\omega_B$ , где s=2, 3, 4... Подобное излучение наз. циклотронным, если скорость зарядов много меньше скорости света. Полная мощность излучения на осн. частоте $\omega_B$
$p={2q^4 B^2v_\perp^2\over{3m^2 c^5}}={2\over 3}\cdot {q^2\over {c^3}} \;\omega_B^2 v_\perp^2$ , (2)
где $v_\perp$ - компонент скорости частицы, перпендикулярный магн. полю. Мощность излучения на гармонике, имеющей номер s, меньше на множитель $(v_\perp/c)^{2(s-1)}$ , т.е. с увеличением номера гармоники интенсивность излучения очень быстро падает. В то же время растет его направленность, излучение сосредоточено в плоскости орбиты частицы.

В космич. условиях магн. поля обычно не настолько сильны, чтобы частота $\omega_B$ была бы велика. Напр., для электронов $\omega_B=1,76\cdot 10^7\cdot B$ Гц (где B в Гс). Чаще всего частота $\omega_B$ и ее первые гармоники оказываются меньше плазменной частоты и Ц.и. не может распространяться в плазме.

В некоторых случаях, напр., в корональной плазме над солнечными пятнами, Ц.и. может быть существенным. В частности, этим механизмом объясняют особенности медленно меняющегося компонента радиоизлучения Солнца. Возможно, что в радиоизлучении магнитосфер планет Ц.и. также играет заметную роль. Сильные магн. поля обнаружены на поверхности компактных звезд: белых карликов (B ~10⁵-10⁸ Гс) и нейтронных звезд (B ~10⁹-10¹³ Гс). При аккреции плазмы на эти объекты Ц.и. становится важнейшим механизмом излучения не только на основной, но и на высоких гармониках $\omega_B$ . Ц.и. у этих объектов попадает в ИК-, оптич., УФ- и рентг. диапазон.

Лит.:
Каплан С.А., Элементарная радиоастрономия, М., 1966; Байер В.Н., Катков В.М., Фадин В.С., Излучение релятивистских электронов, М., 1973; Железняков В.В., Электромагнитные волны в космической плазме, М., 1977.

(С.А. Каплан)

С. А. Каплан, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru