4
в магнитном поле является сохранение величины
\i = mv 2 j 2В, т. е. отношения энергии вращательного
движения к напряженности магнитного поля. С другой
стороны: jli—магнитный момент кольцевого тока, воз-
никающего при движении частицы по окружности в
магнитном поле. Магнитный момент часто называют
адиабатическим инвариантом. Адиабатический инва-
риант не сохраняется в случае очень быстрых измене-
ний поля по сравнению с Т т или при наличии значи-
тельных неоднородностей поля на расстоянии порядка
ларморовского радиуса.
Из сохранения адиабатического инварианта следует,
что частицу в магнитном поле можно рассматривать
как магнитный диполь, обладающий скоростью i/ B , на-
правленной вдоль силовых линий. Как известно, на ди-
поль в магнитном поле действует сила, пропорциональ-
ная скалярному произведению магнитного момента на
градиент поля и выталкивающая его из области силь-
ного поля. Попробуем представить себе, как ведет себя
частица в магнитном поле Земли, если ее адиабатиче-
ский инвариант сохраняется. На рис. 1 изображены
Рис. 1. Часть траектории заряженной частицы в
магнитном поле Земли. По мере приближения
частицы к полюсу она движется во все более и
более сильном поле. Энергия ее вращательного
движения возрастает, а поступательного —
уменьшается. При определенном значении напря-
женности магнитного поля частица отражается и
начинает двигаться обратно
магнитные силовые линии Земли на не очень больших
от нее расстояниях, где поле еще заметно не искажено
солнечным ветром. Там же показана траектория заря-
женной частицы, движущейся вдоль силовой линии от
6
плоскости экватора к полюсу. По мере приближения к
полюсу частица движется во все более и более сильном
поле (силовые линии сгущаются), и ее направленная
скорость уменьшается благодаря непрерывно дей-
ствующей выталкивающей силе.
При определенном значении напряженности магнит-
ного поля, зависящем только от отношения v у /v ± , ча-
стица остановится, а затем начнет двигаться в противо-
положном направлении. Достигнув области сильного
поля у другого полюса, частица вновь отразится. Дви-
гаясь между областями сильного поля, частица оказы-
вается запертой, как в ловушке. Именно таким образом
удерживаются быстрые заряженные частицы в магнито-
сфере Земли, образуя известный радиационный пояс.
Рассмотрим теперь, к чему приведет неоднородность
магнитного поля в направлении, перпендикулярном си-
ловым линиям. Частица в этом случае движется по
сложной траектории, дрейфуя в направлении, перпенди-
кулярном как силовым линиям, так и градиенту магнит-
ного поля. Характер дрейфового движения понятен из
рис. 2. Силовые линии магнитного поля перпендикуляр-
В 2