21
Прослеживание пучка в
магнитном поле Земли прежде всего позволяет устано-
вить форму силовой линии и тем самым сделать выбор
между различными моделями магнитосферы.
Часто в литературе обсуждается возможность непре-
рывного перехода некоторых силовых линий магнито-
сферы в межпланетное магнитное поле. Общие силовые
линии открывают прямой путь для попадания космиче-
ских лучей внутрь магнитосферы, поэтому их обнару-
жение является одной из важнейших задач геофизики.
Существование таких линий может быть обнаружено в
экспериментах с пучками электронов. Время пролета
29
электрона вдоль силовой линии позволяет определить ее
длину. При движении электронов вдоль силовой линии
они испытывают дрейф как за счет неоднородности
магнитного поля, так и благодаря наличию электриче-
ского поля. Измеряя скорость дрейфа, можно отмерить
напряженность электрического поля, аналогично тому,
как это делается с бариевыми облаками.
Помимо взаимодействия с магнитным полем магнито-
сферы, привлекают внимание также вопросы проникно-
вения электронных пучков в верхние слои атмосферы
Земли. Исходя из приведенных в § 1 рассуждений, сле-
дует, что инжектированный в магнитосферу электрон
будет двигаться вдоль силовой линии, при этом полная
энергия остается неизменной. На движение вдоль сило-
вой линии накладывается медленный дрейф вокруг маг-
нитной оси Земли. Если торможение электрона за счет
взаимодействия с плазмой магнитосферы мало, то, дви-
гаясь вдоль силовой линии, электрон отразится при оп-
ределенном значении поля и станет двигаться обратно.
Однако может случиться так, что «зеркальная» точка
лежит ниже границы атмосферы, тогда, рассеиваясь на
молекулах воздуха, электрон может отразиться от атмо-
сферы, не достигнув «зеркальной» точки. При рассеянии
часть энергии электрона теряется. Некоторые из них,
попав в атмосферу, полностью потеряют там свою энер-
гию.
Процессы, происходящие при внедрении электрон-
ного пучка в атмосферу, ничем не отличаются от тех,
которые происходят в полярных сияниях. Электроны
возбуждают и ионизируют нейтральные частицы, и этот
процесс сопровождается излучением в различных об-
ластях спектра. Иными словами, внедрение быстрых
электронов в атмосферу должно вызвать свечение, ко-
торое можно назвать искусственным полярным сиянием.
Основной вклад в естественные полярные сияния дают
электроны с энергией в десятки килоэлектронвольт,
поэтому именно такие энергии необходимы для воспро-
изведения явлений, происходящих в сияниях.
Первый эксперимент с инжекцией электронов в
магнитосферу был совместно выполнен в январе 1969 г.