Геомагнитная ловушка - ловушка для заряж. частиц, образуемая магн. полем Земли. Возможность захвата
заряж. частиц геомагн. полем была показана расчётами К. Стёрмера (К. Stоrmer,
1913) и X. Альвена (H. Alfven, 1950), но лишь эксперименты на ИСЗ подтвердили
реальное существование геомагнитной ловушки и показали, что она заполнена частицами высоких
анергий (от неск. кэВ до сотен МэВ), образующими радиационные пояса Земли.
Силовые линии магнитного
поля Земли имеют такую конфигурацию, что образуют адиабатич. магнитную ловушку для попавших на них заряж. частиц. Для заряженных частиц, движущихся в квазистационарных
магн. полях, магн. момент движения
с хорошей точностью является адиабатич. инвариантом:
(- угол между
вектором скорости
частицы и направлением напряжённости магн.
поля, т. н. питч-угол). Это приводит к увеличению поперечной
составляющей скорости
, когда частица попадает в область : возрастающей напряжённостью магн. поля,
и уменьшению (при неизменной полной энергии частицы) продольной составляющей
. В области, где
поле усиливается, частица затормозится, а затем в точке, где,
отразится от т. н. магн. зеркала и будет двигаться к сопряжённой зеркальной
точке геомагнитной ловушки.
Частицы, захваченные в геомагнитной ловушке, совершают колебат. движение из одного полушария в другое, двигаясь вдоль
силовых линий, одновременно прецессируя вокруг них (см. Лармора прецессия)и дрейфуя по долготе из-за неоднородности геомагн. поля (рис.). Время колебаний
частиц из Северного полушария в Южное и обратно составляет от 10-3
до 10-1 с. За время своей жизни в захваченном состоянии (от одних
суток до 30 лет) частицы совершают многие миллионы колебаний. Долготный дрейф
происходит со значительно меньшей скоростью, при этом протоны и электроны дрейфуют
в разные стороны. В зависимости от энергии частицы совершают полный оборот вокруг
Земли за время от неск. мин до суток.
Движение заряженных частиц,
захваченных в геомагнитную ловушку
(а). Частицы движутся по спирали вдоль силовой линии
магнитного поля Земли (б) и одновременно дрейфуют по долготе.
Из захваченного состояния
частицы выходят вследствие разл. флуктуации, к-рым подвержено магн. поле Земли:
магнитные бури и др. возмущения, приводящие к нарушению первого инварианта
движения и "сбросу" частиц в атмосферу Земли. Частицы с очень большим
ларморовским радиусом имеют повышенную вероятность столкнуться с частицами атмосферы
(ионосферы) Земли и также покинуть геомагнитную ловушку. Пополнение частиц ра-диац. поясов происходит
как за счёт пост. захвата продуктов распада нейтронов (электронов, протонов),
образованных космическими лучами в верх. атмосфере Земли, так и частиц
солнечного ветра и ионосферы с последующим их ускорением при разл. возмущениях
магн. поля.
Литература по геомагнитным ловушкам
Арцимович Л. А., Элементарная физика плазмы, 3 изд., M., 1989;
Тверской Б. А., Динамика радиационных поясов Земли, M., 1968;
Xесс В., Радиационный пояс и магнитосфера, пер. с англ., M., 1972.
с хорошей точностью является адиабатич. инвариантом:
(
- угол между
вектором скорости 
частицы и направлением напряжённости 
магн.
поля, т. н. питч-угол). Это приводит к увеличению поперечной
составляющей скорости 
, когда частица попадает в область : возрастающей напряжённостью магн. поля,
и уменьшению (при неизменной полной энергии частицы) продольной составляющей
. В области, где
поле усиливается, частица затормозится, а затем в точке, где
,
отразится от т. н. магн. зеркала и будет двигаться к сопряжённой зеркальной
точке геомагнитной ловушки.
