27
Диапазон возможных применений ионных пучков в
магнитосферных экспериментах, по-видимому, будет
продолжать расширяться, и многие методы корпуску-
лярной диагностики лабораторной плазмы найдут себе
применение в космосе. Так, например, в лаборатории
уже много лет пучки ионов используются для определе-
ния пространственного распределения потенциала плаз-
мы. Если пучок ионов с определенной энергией направ-
ляется сквозь исследуемую плазму, то его энергия в
данной точке изменится на величину еДср, где е — заряд
иона, а Лф — разность потенциалов между данной точ-
кой пространства и точкой инжекции. Таким образом,
измеряя энергию ионов, можно определить потенциал
точки, в которой измеряется энергия. В лаборатории из-
мерительная аппаратура сильно искажает распределение
потенциала, поэтому обычно измеряется не энергия ча-
стиц, а время пролета. В космосе, благодаря гигантским
масштабам, можно измерять непосредственно энергию,
не внося при этом значительных искажений.
Метод ионного пучка может оказаться весьма полез-
ным для измерения возможного падения потенциала
вдоль силовой линии магнитосферы. Для этой цели не-
обходимо использовать два космических корабля, одно-
временно пересекающих одну и ту же силовую линию.
На одном из них должен быть расположен источник
ионов заданной энергии, а на втором — приемник с
анализатором. Поскольку в магнитосфере содержатся
ионы различных энергий, на эффект измерения может
налагаться значительный фон, и поэтому в измерениях
необходимо использовать ионы, содержание которых в
магнитосфере мало. Например, дейтерий или литий.
В такой постановке эксперимента аппаратура должна
включать устройство, разделяющее ионы по массам.
Вы нужден ное высы пание частиц
из радиационных поясов
Обнаружение радиационного пояса Земли было пер-
вым научным открытием, сделанным на искусственных
спутниках Земли. Оказалось, что природная магнитная
ловушка — магнитосфера Земли — заполнена быстры-
ми частицами, в основном электронами и протонами.
Причины длительного удержания частиц в магнитосфе-
ре были рассмотрены в § 1. Движение каждой захва-
ченной заряженной частицы можно представить как на-
ложение трех независимых движений: а) вращение по
ларморовской окружности вокруг силовой линии;
б) движение вдоль силовой линии с поочередным отра-
жением от зеркальных точек, расположенных в различ-
ных полушариях Земли; в) медленный дрейф вокруг
магнитной оси из-за неоднородности магнитного поля.
Захваченные частицы движутся по этим сложным траек-
ториям и заполняют область, не сильно отличающуюся
от тела вращения с осью, совпадающей с магнитной
осью Земли. По форме радиационный пояс больше по-
хож на обручальное кольцо, чем на пояс. Иногда гово-
рят о двух поясах радиации, внешнем и внутреннем,
один из них содержит высокоэнергетичные электроны,
второй — протоны.