Pourquoi électrons et protons dérivent-ils en sens opposés ?

Les dérives de ∇B et de courbure dépendent du signe de la charge : dans le dipôle terrestre, les protons vont vers l’est, les électrons vers l’ouest.

Qu’est-ce que le cône de perte ?

Les particules dont α < α_lc à l’équateur ont leur miroir sous l’atmosphère et précipitent ; si α est plus grand, la capture sur la coquille est stable.

Qu’est-ce qu’une coquille L ?

Dans le dipôle, L est la distance équatoriale en rayons terrestres : r_eq = L R_E. La dérive suit les coquilles à μ constant.

Qu’est-ce qui n’est pas pris en compte ?

Le dipôle décentré, l’asymétrie jour–nuit, la diffusion radiale, la plasmasphère et la diffusion par les ondes.

Coquilles de dérive des ceintures de radiation

Q: Qu’est-ce qu’une coquille L ?

Dans le dipôle, L est la distance équatoriale en rayons terrestres : r_eq = L R_E. La dérive suit les coquilles à μ constant.

Q: Qu’est-ce qui n’est pas pris en compte ?

Le dipôle décentré, l’asymétrie jour–nuit, la diffusion radiale, la plasmasphère et la diffusion par les ondes.

Ceintures de Van Allen : dérive de gradient et de courbure sur les coquilles L d’un dipôle, point miroir, cône de perte équatorial α_lc(L) ; e⁻ vers l’ouest, p⁺ vers l’est.

À propos du modèle

Les coquilles de dérive des ceintures de radiation retiennent les particules chargées sur les lignes de champ d’un dipôle. L’invariant μ = m v⊥²/(2B) se conserve : l’angle équatorial α fixe la latitude du miroir. Si α < α_lc (cône de perte équatorial), la particule atteint l’atmosphère ; si α est plus grand, elle reste captive sur la coquille L (r_eq = L R_E). À la rotation cyclotron et aux oscillations entre miroirs s’ajoute une lente dérive azimutale due à ∇B et à la courbure : dans le dipôle, les protons partent vers l’est, les électrons vers l’ouest. Modèle : dipôle centré, v_d ∝ K L², vue de dessus et coupe méridienne avec le secteur du cône de perte, graphe α_lc(L) pour une précipitation vers ~100 km. Sans diffusion par les ondes ni asymétrie de la magnétosphère.

Public : Physique spatiale après le champ dipolaire : ceintures de Van Allen, cône de perte et dérive de gradient.

Notions clés

ceintures de Van Allen
coquille L
cône de perte
dérive de gradient
miroir magnétique
invariant adiabatique

Comment ça marche

Dans le dipôle terrestre, les particules dérivent sur les coquilles L : électrons vers l’ouest, protons vers l’est, v_d ∝ K L². L’invariant μ fixe la latitude du miroir ; si l’angle équatorial α < α_lc, la particule est dans le cône de perte et précipite dans l’atmosphère. À l’écran : vue de dessus, coupe méridienne et graphe α_lc(L).

Questions fréquentes

Pourquoi électrons et protons dérivent-ils en sens opposés ?: Les dérives de ∇B et de courbure dépendent du signe de la charge : dans le dipôle terrestre, les protons vont vers l’est, les électrons vers l’ouest.
Qu’est-ce que le cône de perte ?: Les particules dont α < α_lc à l’équateur ont leur miroir sous l’atmosphère et précipitent ; si α est plus grand, la capture sur la coquille est stable.
Qu’est-ce qu’une coquille L ?: Dans le dipôle, L est la distance équatoriale en rayons terrestres : r_eq = L R_E. La dérive suit les coquilles à μ constant.
Qu’est-ce qui n’est pas pris en compte ?: Le dipôle décentré, l’asymétrie jour–nuit, la diffusion radiale, la plasmasphère et la diffusion par les ondes.

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