Istoria noastră
IV. SISTEM COORDONAT INVARIANT PENTRU DESCRIEREA RADIAȚIEI (L, B - COORDONATE) PE DOMENIUL MAGNETIC DE RADIAȚIE
Deja primele studii centuri de radiație asupra sateliților artificiali și aparatele lunar demonstrat complexitatea structurii fluxurilor magnetice ale particulelor prins în capcană câmp, a căror descriere necesară utilizarea celor trei coordonate ale latitudine, longitudine și înălțimea deasupra suprafeței pământului. Deoarece mișcarea particulelor încărcate este controlată de câmpul magnetic, este firesc să coordonate geomagnetice, care, în cazurile cele mai simple, de exemplu, în domeniul ideal de dipol, trebuie să aibă o simetrie axială, astfel încât din punctul de observație nu ar trebui să fie afectate fluxuri de particule longitudine. Aceste considerații au condus la crearea unui sistem real Pământului de câmp magnetic invariantă de coordonate, care, pentru cea mai mare parte din lungimea spațiului nu poate fi într-adevăr luate în considerare, precum și semnul (+ sau -) latitudine. Acest lucru a devenit posibil atunci când se ține seama de legile generale de mișcare a particulelor încărcate într-un câmp magnetic. particulele încărcate într-un câmp magnetic sub influența forțelor Lorentz se învârt în jurul unui centru (mișcare Larmor) într-un plan perpendicular pe câmpul magnetic în timp ce se deplasează centrul instantaneu Larmor cercului (numit un centru de frunte) de-a lungul liniei de câmp magnetic. Dacă câmpul magnetic nu este uniform (există un gradient de câmp sau curbarea liniilor de câmp), atunci există încă a treia mișcarea - derivei centrului de ghidare pentru o linie de putere la alta.
câmpul magnetic al Pământului în prima apropiere este un câmp de dipol și capturat în acestea particule sunt implicate în toate aceste trei mișcări, deplasarea centrului de ghidare de-a lungul liniilor de forță datorate dipol câmpului geomagnetic reprezintă mișcarea oscilatorie din emisfera nordică la sud și înapoi simultan, mai mult deplasare lentă, longitudinală (în derivă) în jurul Pământului (Figurile 4.1 și 4.2).
Fig. 4.1 Mișcarea particulelor încărcate prinse în lovuschku geomagnetic (a), traiectoria particulelor într-o spirală de-a lungul liniei de câmp magnetic (b).
Mișcarea de oscilație a particulelor de la o emisferă la alta se produce deoarece mișcarea particulelor la un câmp de forță Lorentz mai puternic reduce componenta vitezei longitudinale.
Motivul pentru aceasta este o mică componentă a câmpului magnetic perpendicular pe viteza particulei, care în cele din urmă determină particula să se întoarcă în direcția celui mai slab câmp. În domeniul unui dipol, la fel ca în intensitatea câmpului geomagnetic la latitudini mari este mai mare decât la ecuator, iar particula vine la o anumită libertate de acțiune în fiecare emisfera și reflectată înapoi. Acest lucru este reflectat de legile mișcării particulelor are loc în același câmp magnetic B, astfel câmp geomagnetic reale, în cazul în care există zone cu câmp magnetic slab pentru a afecta particula trebuie să scadă la valoarea B dorită de înălțime mai mică, adică, într-un câmp geomagnetic real, când se deplasează în jurul Pământului, particulele se reflectă la altitudini diferite, deși aceleași valori ale lui B.
Într-un câmp geomagnetic real, linia B egală trece la înălțimi diferite deasupra suprafeței Pământului. Înălțimea minimă de care ajunge în conformitate cu aceasta, în oricare dintre emisferele este că înălțimea minimă la care particula coboară în derivă pământului. În cazul în care înălțimea minimă nu este foarte mare, de exemplu, la 100 km de suprafața Pământului, densitatea atmosferei de aici este suficient pentru a încetini numărul de particule, mai ales nu o energie foarte mare. Pierderea de energie a particulelor duce în cele din urmă la stoparea completă și la ieșirea din starea de capturare, i. E. acesta va înceta să existe ca o particulă a centurilor de radiații ale Pământului.
Uneori, pentru unele dintre traiectoriile de mișcare a particulelor, linia cu valoarea B la toate longitudinile într-o singură emisferă sunt destul de ridicate, în timp ce celălalt „se arunca cu capul“ la o înălțime mică, de exemplu, în zonele de anomalii magnetice negative în Atlanticul de Sud. Aici, așa cum este descris în secțiunea anterioară, are loc un flux constant de particule din centurile de radiație.
Fig. 4.2 Suprafața descrisă de particula (electron) a centurilor de radiații ale Pământului. Caracteristica principală a acestei suprafețe este parametrul L. N și S sunt polii magnetici ai Pământului.
Caracterul descris al mișcării particulelor capturate de câmpul geomagnetic ne permite să introducem un sistem natural de coordonate care simplifică foarte mult descrierea radiației capturate. O descriere completă a radiației capturate constă în determinarea fluxului particulelor de diferite tipuri la un punct arbitrar în spațiu, adică găsirea unei anumite funcții a coordonatelor R, # 955; În care R este distanța de la centrul Pământului; # 955; - latitudine; # 966; - longitudinea locului de observare. Legile mișcării particulelor încărcate într-un câmp de plumb magnetic la existența a trei invarianți de mișcare a particulelor, ceea ce permite caracterizarea fluxului de particulele captate doar de doi parametri: numărul manta magnetic (L), care trece prin punctul în care centrul se deplasează de conducere al particulelor capturate și intensitatea câmpului magnetic ( B) la un moment dat în spațiu. Aceste coordonate sunt numite coordonatele McIlvain, primele care le utilizează / 9 /, coordonatele L-B sau coordonatele invariate, deoarece ele se bazează pe invarianți ai mișcării particulelor într-un câmp magnetic. Pentru parametrul cojii magnetic este de obicei valoarea de L, care este egal cu raportul dintre valoarea medie reală magnetic îndepărtarea învelișului de centrul Pământului în planul ecuatorului geomagnetice cu raza Pământului asumat. În [9], sunt date metode pentru determinarea parametrului cochiliunii magnetice pentru un punct arbitrar de spațiu.
Aceste metode necesită calcule îndelungate și la începutul utilizării L, B - coordonate hărți detaliate au fost elaborate, care, pentru un punct arbitrar în spațiu poate fi definit L și B. Lucrarea prezintă în figura 4.3 pentru exemplificată linie pavnyh L și B peste întreaga shapa povehnosti pământ la 1000 km. În prezent, L, B - coordonatele fiecărui experiment sunt calculate în formarea cadrului de informare și rezultatele măsurătorilor sunt reprezentate automat în aceste coordonate.
Fig. 4.3 Linii de L și B egale deasupra suprafeței globului la o altitudine de 1000 km.
La distanțe mari, structura câmpului geomagnetic este foarte diferit de câmpul dipol datorită expunerii la fluxuri de vânt solar (vezi. Figura 4.4), cu toate acestea, utilizarea geomagnetice invariant coordonatele zonelor admisibile și periferice, fără a merge în afara liniilor de câmp magnetic închis.
Fig. 4.4 Structura magnetosferei Pământului, raționalizată de vântul solar
Informațiile prezentate în aceste naturale (invariante) coordonează devine formă neregulată a Pământului, dar câmpul magnetic se apropie de câmpul dipol, fluxurile de particule devin un grad ridicat de simetrie, astfel încât semnul de latitudine și longitudine pot fi ignorate. În acest caz, datele obținute în orice punct din spațiu pot fi considerate ca făcând referire la un anumit plan meridian selectat. După construirea hărților de intensitate în acest plan meridian selectat, se poate determina intensitatea la un punct arbitrar în spațiu, deși în realitate nu s-au efectuat măsurători la un moment dat.
Introducere geomagnetice coordonatele pentru a descrie radiații prins, astfel încât estesstvenno apariția lor a fost bine primit, comunitatea științifică, deși complexitatea lor de calcul și tradiționale gândire tridimensională îngreunate percepția lor rapidă. După cum am menționat deja, aceste coordonate au fost introduse de McIlvine / 9 /, ele au devenit utilizate pe scară largă în studiile privind centurile de radiații ale Pământului. Este necesar să se țină cont de toate acestea, faptul că pentru calcularea coordonatelor necesare pentru a cunoaște vectorul câmpului magnetic în fiecare punct, valoarea medie la starea de echilibru a, care este destul de bine cunoscut, dar variațiile este uneori distorsiona foarte puternic coordonează imaginea reală L-B. Pentru distanțe mari de pe Pământ, calculul coordonatelor L-B este, de asemenea, dificil din cauza cunoștințelor slabe ale structurii câmpului geomagnetic real distorsionat de acțiunea vântului solar.
Realizarea tuturor acestor aspecte nu sa întâmplat imediat, la INP această problemă a fost subiectul mai multor seminare, auzi un raport cu privire la mișcare mininimalnym altitudine de particule, durata de viață a acestora din cauza pierderilor de ionizare, relația de impulsuri critice particule galactice cu parametrii cochiliile magnetice și o serie de alte fenomene. Începând cu zborul satelitului Cosmos-17 (1963), toate rezultatele studiului centurilor de radiații au fost prezentate în coordonatele L-B.
Trimiteți-le prietenilor: