Қабыршақ - L-shell

L, 1.5, 2, 3, 4 және 5 мәндеріне арналған өрістердің сызықтарын (үш өлшемде «раковиналарды» сипаттайтын) көрсететін сызба Жердің магнит өрісінің дипольдік моделі

The Қабыршақ, L мәні, немесе McIlwain L-параметрі (кейін Карл Э. Маклвейн ) - бұл белгілі бір планеталық жиынтығын сипаттайтын параметр магнит өрісінің сызықтары. Ауызекі тілде L мәні көбінесе жиынтықты сипаттайды магнит өрісінің сызықтары Жерді кесіп өтеді магниттік экватор бірқатарында Жер радиустары L мәніне тең. Мысалға, »«жиынтығын сипаттайды Жердің магнит өрісі Жердің магниттік экваторы арқылы Жердің центрінен екі жер радиусын кесіп өтетін сызықтар. L-shell параметрлері басқа планеталардың магнит өрістерін де сипаттай алады. Мұндай жағдайларда параметр сол планетаның радиусы мен магнит өрісінің моделі үшін қайта қалыпқа келтіріледі.[1]

L мәні формальды түрде Жердің лездік лездік магнит өрісі (немесе жоғары ретті модель сияқты) IGRF ), ол көбінесе Жерге жақын жердегі магниттік құбылыстардың жалпы бейнесін беру үшін қолданылады, бұл жағдайда оны Жердің магнит өрісінің дипольдік моделі.

Диполь өрісіндегі зарядталған бөлшектер қозғалысы

Жер бетіндегі L-shell өріс сызығының орналасу картасы. Нақты жер үсті өрісі шамамен диполярлы, бірақ айналу осімен сәйкес келмейді және бірнеше жүз км қашықтыққа қарама-қарсы бағытта жылжиды Оңтүстік Атлантикалық аномалия.

Жердің магнит өрісіндегі (немесе кез-келген диполярлық магнит өрісіндегі) төмен қуатты зарядталған бөлшектердің қозғалыстарын МакЛвейндікі түрінде пайдалы сипаттауға болады. (B, L) координаттар, оның біріншісі, B бұл тек магнит өрісі векторының шамасы (немесе ұзындығы).[2]Бұл сипаттама ең құнды болып табылады гирорадиус зарядталған бөлшектердің орбитасы өрістегі өзгерістер үшін кеңістіктік масштабпен салыстырғанда аз. Сонда зарядталған бөлшек негізінен локальды өріс сызығы бойынша айналатын спиральды жолмен жүреді. Жергілікті координаттар жүйесінде {x, y, z} қайда з өріс бойымен, көлденең қозғалыс шеңбер бойымен айналады «бағыттаушы орталық «, бұл орбитаның орталығы немесе жергілікті B өріс кернеулігі үшін циклотрондық қозғалыстың гирорадиусы мен жиіліктік сипаттамасымен, ал бойымен қатар жүру кезінде з компоненті болғандықтан, біркелкі жылдамдықта болады Лоренц күші өріс сызығы бойынша нөлге тең.

Жақындаудың келесі деңгейінде, бөлшек өріс баяу өзгеретін өріс сызығы бойымен айналып, қозғалғанда, орбитаның радиусы өзгеріп отыратындай етіп өзгереді. магнит ағыны орбита тұрақтысымен қоршалған. Лоренц күші жылдамдыққа қатаң перпендикуляр болғандықтан, онда қозғалатын зарядталған бөлшектің энергиясын өзгерте алмайды. Сонымен бөлшектің кинетикалық энергиясы тұрақты болып қалады. Сонымен, оның жылдамдығы да тұрақты болуы керек. Онда бөлшектің жергілікті өріске параллель жылдамдығы төмендеуі керек, егер өріс оның бойымен өсіп жатса, оны азайтуға болатындығын көрсетуге болады з қозғалыс, ал өріс азаятын болса өседі, ал өріске көлденең жылдамдықтың компоненттері жалпы жылдамдықтың шамасын тұрақты етіп сақтау үшін өседі немесе кемиді. Энергияның сақталуы көлденең жылдамдықтың шексіз өсуіне жол бермейді, ақыр соңында жылдамдықтың бойлық компоненті нөлге айналады, ал бұрыштың бұрышы, өріс сызығына қатысты бөлшектің 90 ° құрайды. Содан кейін бойлық қозғалыс тоқтатылып, кері бағытқа бұрылады да, бөлшек әлсіз өрістің аймақтарына қарай шағылысады, бағыттаушы орталық енді өрістің сызығы бойынша алдыңғы қозғалысын артқа бұрады, бөлшектің көлденең жылдамдығы азайып, бойлық жылдамдығы жоғарылайды.[3]

Жердің (шамамен) диполь өрісінде өрістің шамасы магниттік полюстерге жақын, ал магниттік экваторға жақын жерде үлкен болады. Осылайша, бөлшек экваторды кесіп өткеннен кейін, қайтадан -де тоқтағанға дейін өрістің өсетін аймақтарымен кездеседі магниттік айна нүктесі, Экватордың қарама-қарсы жағында. Нәтижесінде, бөлшек оның айналасында айналады бағыттаушы орталық өріс сызығында солтүстік айна нүктесі мен оңтүстік айна нүктесінің арасында алға-артқа секіріп, шамамен сол өріс сызығында қалады. Бөлшек шексіз ұсталып, Жер аймағынан шыға алмайды. Тік бұрышы бар бөлшектер атмосфераның жоғарғы бөлігіне соққы алуы мүмкін, егер олар өздерінің өріс сызығы Жерге тым жақын келгенге дейін шағылыстырылмаса, бұл жағдайда олар ауадағы атомдармен шашырап, энергияны жоғалтады және жоғалады белдіктерден.[4]

Алайда, қауіпсіз биіктікте шағылысатын бөлшектер үшін (тағы бір жуықтау деңгейінде) өрістің негізінен Жердің ортасына қарай ұлғаюы Жерге жақын орбита жағындағы қисықтықтың біршама үлкен екенін білдіреді. қарама-қарсы жағы, сондықтан орбитада дөңгелек емес (пролата) циклоидты бағыттаушы центр өріс сызығына да, радиалды бағытқа да перпендикуляр баяу қозғалады. Циклотрондық орбитаның бағыттаушы орталығы өріс сызығы бойымен қозғалудың орнына, баяу шығысқа немесе батысқа қарай жылжиды (бөлшектің зарядының белгісіне байланысты) және кез-келген сәтте екі айна нүктесін байланыстыратын жергілікті өріс сызығы, бойлық бойымен қозғалған кезде оларды байланыстыратын бетті баяу сыпырады. Сайып келгенде, бөлшек толығымен Жерді айнала қозғалады және беті өздігінен жабылады. Пияздың қабығындай ұяланған бұл дрейфтік беттер тұрақты беттер болып табылады L McIlwain координаттар жүйесінде. Олар мінсіз диполь өрісіне ғана емес, сонымен қатар шамамен диполярлы өрістерге де қатысты. Берілген бөлшек үшін, тек Лоренц күші қатысқанша, B және L тұрақты болып қалады және бөлшектерді шексіз ұстауға болады. Қолдану (B, L) координаттар бізге нақты, диполярлық емес жердегі немесе планеталық өрісті координаттарға негізінен мінсіз дипольдікіндей болатын координаттарға бейнелеу әдісін ұсынады. The L параметр дәстүрлі түрде Жер радиусында, қабықтың магниттік экваторды кесіп өтетін нүктесінде, эквивалентті дипольде белгіленеді. B Гаусспен өлшенеді.

Дипольдік магнит өрісіндегі L теңдеуі

Орталықтандырылған дипольдік магнит өрісінің моделінде берілген L қабығы бойымен жүретін жолды сипаттауға болады[5]

қайда - сызықтағы нүктеге дейінгі радиалды қашықтық (планеталық радиуста), оның геомагниттік ендік, және бұл қызығушылықтың L-қабығы.

Жердегі снарядтар

Жер үшін L-снарядтар ерекше геофизикалық қызығушылық тудыратын аймақтарды ерекше түрде анықтайды. Белгілі бір физикалық құбылыстар ионосфера және магнитосфера сипатты L-қабықшаларында. Мысалы, жарық сәулелері көрінеді L = 6 айналасында жиі кездеседі, орташа бұзылулар кезінде L = 4-ке жетуі мүмкін, ал ең ауыр кезінде геомагниттік дауылдар, L = 2-ге жақындауы мүмкін. The Ван Аллен радиациялық белбеулер шамамен L = 1,5-2,5 және L = 4-6 сәйкес келеді. The плазмапауза әдетте L = 5 шамасында болады.

Юпитердегі снарядтар

The Джовиандық магнит өрісі бұл күн жүйесіндегі ең күшті планеталық өріс. Оның магнит өрісі энергиясы 500 МэВ-тан жоғары электрондарды ұстайды [6] L-қабықшаларға тән L = 6, мұнда электрондардың таралуы айқын қатаюға ұшырайды (энергияның жоғарылауы), ал L = 20-50, мұнда электрондар энергиясы төмендейді. VHF режимі мен магнитосфера соңында күн желіне жол ашады. Юпитердің ұсталған электрондары өте көп энергияға ие болғандықтан, олар Жердің магнит өрісіндегі ұсталған электрондарға қарағанда L қабықшаларында оңай таралады. Мұның бір нәтижесі - ұсталған электрондар шығаратын үздіксіз және біркелкі өзгеретін радио-спектр. гирон-резонанс.

Сондай-ақ қараңыз

Пайдаланылған әдебиеттер

  1. ^ Галилей - Таңдалған терминдер сөздігі. НАСА Реактивті қозғалыс зертханасы, (2003).
  2. ^ МакЛвейн, Карл Э. (1961), «Магнитпен ұсталған бөлшектердің таралуын картаға түсіру координаттары», Геофизикалық зерттеулер журналы, 66 (11): 3681–3691, Бибкод:1961JGR .... 66.3681M, дои:10.1029 / JZ066i011p03681, hdl:2060/20150019302
  3. ^ Ғарыш ғылымына кіріспе, Роберт С Хеймс, Вили және ұлдары, 1971 ж. 7 тарау, «Ван Аллен радиациясы» және 9 тарау, «Планетарлық магнетизм»
  4. ^ Радиациялық белдеу және магнитосфера. W. N. Hess, Blaisdell Publishing Co 1968 ж
  5. ^ Уолт, Мартин (1994). Геомагниттік ұсталған радиацияға кіріспе. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Кембридж университетінің баспасы. ISBN  978-0-521-61611-9.
  6. ^ 74 МГц-тен 8 ГГц-ке дейінгі Юпитердің радио спектрі. Имке де Патер т.б. Икар, 163-том, 2-шығарылым, 2003 ж. Маусым, 434-448 беттер.

Басқа сілтемелер

  • Tascione, Thomas F. (1994), Ғарыштық ортаға кіріспе (2-ші басылым), Малабар, Фл .: Крейгер
  • Маргарет Кивелсон және Кристофер Рассел (1995), Космос физикасына кіріспе, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Кембридж университетінің баспасы, 166–167 бб