Нарушение адиабатического движения энергичных частиц на границе захвата в магнитосфере Земли

• Автор: Рыбаков, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 80 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1, Магнитное поле Земли и движение заряженных частиц б

Магнитное поле Земли б

Геомагнитный диполь "

Модели магнитосферы

Модель Цыганенко

Движение частиц в магнитосфере по теории Щтёрмера

Адиабатическая теория

Движение частиц при несохранении магнитного момента

Центральная траектория

Нарушение первого адиабатического инварианта в реальной магнитосфере
Граница проникновения частиц в магнитосферу
Вывода
Глава 2. Применение метода центральной траектории в реальном геомагнитном поле
Свойства центральной траектории
Инжекция частиц
Квазимомент
Экваториальные характеристики центральной траектории
Связь Кр с другими параметрами геомагнитной активности и параметрами межпланетной среды .
Выводы
Глава 3. Изучение неадиабатического движения заряженных частиц с помощью метода центральной траектории
Метод расчета
Параметр адиабатичности
Рассеяние
Второй адиабатический инвариант
Дрейф вокруг Земли
Конус потерь
Сильное рассеяние
Выводы
Литература

Введение
Одним из важнейших направлений в физике магнитосферы Земли является создание модели распределения и динамики потоков захваченных частиц, а также определение условий, при которых частицы проникают и удерживаются в магнитосфере. В частности одной из задач является нахождение границы устойчивого захвата частиц.
В настоящее время эта область физики бурно развивается: появилось много экспериментальных и теоретических работ, совершенствуются математические модели, описывающие магнитосферу Земли (модели Мида и Файерфилда[38], Олсона и Пфит-цера[39,40], Вильямса и Мида [55], Алексеева и Шабанского [52]). Стоит отметить модель [3,4, 41-46], разработанную Н. А. Цыганенко, используемую сегодня очень часто. Методы изучения устойчивости движения частиц в магнитосфере, искаженной солнечным ветром, были предложены Зеленым[1], Сергеевым и Цыганенко[2, 22, 23].
Актуальность.
В настоящее время большую актуальность приобретает задача определения условий адиабатического движения частиц в геомагнитной ловушке, а также анализа положения границ проникновения частиц извне в магнитосферу Земли при разных уровнях возмущенное. Теоретическое определение границы захвата, связанной с неадиабатичностью движения, является чрезвычайно сложной задачей, поэтому необходимо проводить численные расчеты для ряда траекторий и дрейфовых оболочек и обобщить их результаты на достаточно обширные области магнитосферы для последующего использования в различных магнитосферных задачах. Особенно актуальным является решение этой задачи в рамках современных моделей магнитосферы, описывающих реальное геомагнитное поле, т.к. именно в последнее время эти модели были существенно улучшены и получили широкое распространение.

Основная цель работы.
В данной работе изучается устойчивость движения заряженных частиц в магнитосфере, описываемой моделью Цыганенко-89, вблизи границы замкнутых дрейфовых оболочек. Работа основана на анализе характеристик движения частиц на выделенных траекториях. В качестве такой траектории используется центральная траектория, которая в дипольном поле является лучшей моделью траектории ведущего центра частицы, чем силовая линия согласно работам, проведенным в НИИЯФ МГУ.
Научная новизна.
В данной работе используется модель Цыганенко-89 для описания реального геомагнитного поля. С помощью численного интегрирования уравнений движения изучаются явления, происходящие при разных уровнях возмущенности магнитосферы и разных местных временах вблизи границы замкнутых дрейфовых оболочек. Полученные зависимости сравниваются с зависимостями, полученными в рамках дипольной модели.
При описании движения частиц из-за асимметрии геомагнитного поля учитывается дрейф вокруг Земли.
Рассматривается адиабатичность движения протонов с параметром адиабатичности 0.1^х^0.5 для геомагнитного поля модели Цыганенко-89 при Кр=1, 3 и 5. Выявлены зависимости угла рассеяния <Дао> от параметра адиабатичности %, инвариантной широты Л и местного магнитного времени МЬТ. Показано, что существуют частицы, которые двигаются неадиабатически на ночной стороне магнитосферы, а на дневной стороне двигаются адиабатически (т.е. по гибридным дрейфовым траекториям). Проведено сравнение границы сильного рассеяния протонов с границей проникновения протонов СКЛ с энергией 1 МэВ и более, а также сравнение границы сильного рассеяния электронов с границей проникновения

7. Зависимость экваториального питч-угла и фазы от широты точки инжекции для МЬТ=

8. Зависимость экваториального питч-угла и фазы от широты точки инжекции для МЬТ=

9. Зависимость экваториального питч-угла и фазы от широты точки инжекции для НЬТ=
6. Зависимость экваториального питч-угла и фазы от широты точки инжекции для МЬТ=