5
Рис. 2. Траектория движения частицы поперек
неоднородного магнитного поля. Пунктиром пока-
зана граница слабого В\ и сильного В 2 полей.
Силовые линии направлены перпендикулярно
плоскости чертежа
ны плоскости чертежа. Вместо плавного изменения
поля на рисунке представлена идеализированная карти-
на с резкой границей (пунктир) между слабым В { и
сильным В 2 магнитными полями. В слабом магнитном
поле заряженная частица движется по окружности боль-
шого радиуса. Пересекая границу, она попадает в силь-
ное поле. Здесь радиус кривизны траектории частицы
мал. Последовательно пересекая границу полей В { и В 2
и двигаясь часть времени в сильном поле, а часть — в
слабом, частица дрейфует вдоль границы. Если вместо
7
резкой границы имеет место постепенное увеличение
поля, то радиус кривизны траектории плавно меняется,
но характер дрейфового движения остается таким же.
Напряженность магнитного поля Земли уменьшается с
увеличением расстояния, следовательно, частицы дрей-
фуют вокруг ее магнитной оси. Дрейф в неоднородном
поле накладывается на колебательное движение ча-
стицы, отражающейся от областей сильных полей.
Сила, действующая на заряженную частицу в маг-
нитном поле, зависит от заряда частицы, следовательно,
положительные и отрицательные частицы дрейфуют в
различных направлениях. Различное направление дрей-
фа, вообще говоря, может привести к изменению распре-
деления зарядов, а следовательно, к появлению электри-
ческого поля. Дрейф вокруг магнитной оси Земли элек-
тронов и положительно заряженных ионов не приводит
к разделению зарядов. Все заряды одновременно вра-
щаются вокруг оси. Электроны в одну сторону, а ионы
в другую, и нигде не образуется избыток заряда одного
знака. Таким образом, законность использования одно-
частичного приближения для анализа поведения частиц
в радиационных поясах очевидна.
Поляризационные эффекты отчетливо проявляются в
ограниченном сгустке плазмы, помещенном в неодно-
родном магнитном поле. Дрейфуя в различных направ-
лениях, электроны и ионы накапливаются на противо-
положных границах плазмы. По мере накопления заря-
дов электрическое поле возрастает и начинает оказы-
вать влияние на траектории электронов и ионов. Даль-
нейшее движение частиц происходит в самосогласован-
ном поле, и одночастичное приближение становится -не-
применимым. Однако даже для этого случая можно ка-
чественно предсказать поведение сгустка. Прослеживая
траектории частиц, нетрудно убедиться, что направле-
ние поляризационного электрического поля таково, что
дрейф в «скрещенных» электрическом и магнитном по-
лях приводит к движению ионов и электронов в сторону
слабого поля. Более строгое рассмотрение показывает,
что сгусток плазмы ведет себя подобно диамагнетику и
выталкивается из области сильного магнитного поля.