Радиационные пояса Земли удерживают заряженные частицы на дипольных силовых линиях. В адиабатическом приближении инвариант μ = m v⊥²/(2B) сохраняется: экваториальный угол α задаёт широту зеркала, где B растёт вдоль линии. При α < α_lc (экваториальный loss cone) частица попадает в атмосферу; при больших α она стабильно захвачена на L-оболочке (r_eq = L R_E). На быструю гиро- и отскакивающую движение накладывается медленный азимутальный дрейф от ∇B и кривизны: в диполе протоны дрейфуют на восток, электроны — на запад. Модель: центральный диполь, v_d ∝ K L² (с γ при высоких энергиях), анимация на круговой оболочке (вид сверху), меридиональное сечение с линией поля, зеркалом, α и клином loss cone, график α_lc(L) для сноса на ~100 км. Без волновой диффузии и реалистичной асимметрии магнитосферы.
Для кого: Курсы космической физики после дипольного поля; перед кольцевым током и волнами.
Ключевые понятия
Пояса Ван Аллена
L-оболочка
Градиентный дрейф
Кривизный дрейф
Loss cone
Угол сноса
Магнитное зеркало
Как это работает
Диполь B, L-оболочки (вид сверху): e⁻ на запад, p⁺ на восток; меридиональное сечение — линия поля, зеркало, α и loss cone; внизу α_lc(L). v_d ∝ K L². Связь с [спиралью Паркера](/ru/electricity/parker-spiral-solar-wind) (гелиосфера) и магнитосферой Земли.
Часто задаваемые вопросы
Почему e⁻ и p⁺ дрейфуют в разные стороны?
Дрейфы ∇B и кривизны зависят от знака заряда: в диполе Земли протоны — на восток, электроны — на запад.
Что такое loss cone?
Частицы с α < α_lc на экваторе имеют зеркало ниже атмосферы и выпадают; при больших α — захват.
Что такое L-оболочка?
В диполе L — экваториальное расстояние в радиусах Земли: r_eq = L R_E. Дрейф идёт вдоль оболочек постоянного μ.
Что не учтено?
Смещённый диполь, LT-асимметрия, радиальная диффузия, плазмосфера и рассеяние волнами.