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Início/Eletricidade e magnetismo/Cinturões de radiação

Cinturões de radiação

Cinturões de Van Allen: deriva de gradiente e de curvatura nas cascas L de um dipolo, ponto-espelho, cone de perdas equatorial α_lc(L); e⁻ para oeste, p⁺ para leste.

Cinturões de radiação

3
500keV
45°
1×

Deriva de gradiente e de curvatura nas **cascas L** de um dipolo. O ângulo **α** fixa o espelho; se **α < α_lc** a partícula está no **cone de perdas** e se perde na atmosfera.

Grandezas medidas

Velocidade de deriva v_d42.91km/s
Período de deriva T_d46.6 min
Cone de perdas α_lc8.6°
EstadoPresa

Sobre o modelo

Os cinturões de radiação retêm partículas carregadas nas linhas de campo de um dipolo. O invariante μ = m v⊥²/(2B) conserva-se: o ângulo equatorial α fixa a latitude do espelho. Se α < α_lc (cone de perdas equatorial) a partícula cai na atmosfera; se α é maior, fica presa na casca L (r_eq = L R_E). Sobre o giro de cíclotron e as oscilações entre os espelhos sobrepõe-se uma deriva azimutal lenta de ∇B e da curvatura: no dipolo os prótons vão para leste e os elétrons para oeste. Modelo: dipolo centrado, v_d ∝ K L², vista de cima e corte meridiano com o setor do cone de perdas, gráfico α_lc(L) para precipitação a ~100 km. Sem difusão por ondas nem assimetria da magnetosfera.

Para quem: Física espacial depois do campo dipolar: cinturões de Van Allen, cone de perdas e deriva de gradiente.

Conceitos-chave

  • cinturões de Van Allen
  • casca L
  • cone de perdas
  • deriva de gradiente
  • espelho magnético
  • invariante adiabático

Como funciona

No dipolo da Terra as partículas derivam nas cascas L: elétrons para oeste, prótons para leste, v_d ∝ K L². O invariante μ fixa a latitude do espelho; se o ângulo equatorial α < α_lc a partícula está no cone de perdas e cai na atmosfera. Na tela, a vista de cima, o corte meridiano e o gráfico α_lc(L).

Perguntas frequentes

Por que elétrons e prótons derivam para lados opostos?
As derivas de ∇B e de curvatura dependem do sinal da carga: no dipolo da Terra os prótons vão para leste e os elétrons para oeste.
O que é o cone de perdas?
Partículas com α < α_lc no equador têm o espelho abaixo da atmosfera e precipitam; com α maior ficam presas na casca.
O que é uma casca L?
No dipolo, L é a distância equatorial em raios terrestres: r_eq = L R_E. A deriva segue cascas de μ constante.
O que não entra?
Dipolo deslocado, assimetria diurna, difusão radial, plasmasfera e espalhamento por ondas.