Солнечно-Земная Физика
проект "СиЗиФ"

Е.E. Антонова, М.Ф. Бахарева, В.Н. Ломоносов, Б.А. Тверской

Ускорительные механизмы в космосе

Учебное пособие НИИЯФ и Физ.фак. МГУ, 1988

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Бетатронное ускорение частиц и форматирование радиационных поясов

  1. Потоки заряженных частиц в естественных магнитных ловушках.
  2. (L,B) координаты и функция распределения частиц.
  3. Условия диффузии частиц поперек дрейфовых оболочек.
  4. Радиальная диффузия под действием внезапных импульсов.
  5. Источники и потери частиц поясов.

Глава 2. Ускорение частиц индукционными электрическими полями при пересоединении магнитных силовых линий

  1. Магнитное пересоединение.
  2. Ускорение частиц индукционным электрическим полем в окрестности Х-линий при развитии тиринг-моды.
  3. Функция распределения частиц.
  4. Спектр ускоренных частиц.

Глава 3. Ускорение частиц продольными электростатическими полями

  1. Неэквипотенциальность магнитных силовых линий.
  2. Ускорение частиц двойными слоями.
  3. Ускорение частиц в пробочных ловушках и возникновение оболочных структур и функций распределения.

Глава 4. Ускорение заряженных частиц в крупномасштабных нестационарных магнитных полях (магнитная накачка)

  1. Качественное рассмотрение.
  2. Кинетическое квазилинейное рассмотрение в ультрарелятивистском случае.
  3. Уравнение диффузии в импульсном пространстве.
  4. Постановка самосогласованной задачи о спектре волн и частиц.
  5. Условия возможности ускорения.

Глава 5. Стохастическое ускорение

  1. Столкновения частиц с магнитогидродинамическими возмущениями конечной амплитуды.
  2. Статистическое фермиевское ускорение.
  3. Турбулентное ускорение.

Глава 6. Ускорение ударными волнами и крупномасштабными сжимаемыми движениями плазмы

  1. Ударные волны в космической плазме.
  2. Взаимодействие быстрых частиц с плоской ударной волной.
  3. Уравнение переноса быстрых заряженных частиц.
  4. Спектр частиц, ускоренных плоской ударной волной в турбулентной среде.
  5. Ускорение частиц крупномасштабными сжимаемыми движениями плазмы.

Глава 7. Ускорение в сдвиговых течениях

  1. Механизм ускорения.
  2. Кинетическое рассмотрение.
  3. Спекти угловое распределение частиц.

Литература


Введение

Многообразие встречающихся в литературе механизмов ускорения заряженных частиц обусловлено различными свойствами тех физических систем, в которых они работают. Энергия ускоряемых частиц во всех ускорительных механизмах черпается из энергии крупномасштабных движений плазмы, поэтому полное решение задачи о формировании спектра нетепловых частиц включает рассмотрение физики процессов передачи энергии заданного крупномасштабного движения небольшой группе ускоряемых частиц. Такое рассмотрение пока возможно далеко не во всех случаях. Ряд задач данного типа рассмотрен ниже.

Т.к. энергия, приобретаемая частицей ∆ε, равна работе электрического поля Е вдоль траектории движения частицы (∆ε=ε∫Еvdt , где е, v - заряд частицы и ее скорость), то обычно механизмы ускорения делят на регулярные, при которых среднее электрическое поле <Е>≠О, и стохастические, при которых <Е>=0. Т.к. радиус ларморовской орбиты частицы растет с ростом энергии, а большие электрические поля имеют малые пространственные масштабы, стохастические механизмы, как правило, привлекаются для объяснения ускорения частиц до больших энергий (проблема ускорения космических лучей). Однако не исключена возможность существования во Вселенной процессов ускоряющих частицы регулярными электрическими полями до высоких и сверхвысоких энергий.
Крупномасштабные движения вещества во Вселенной поддерживают существование в плазме градиентов различных параметров и приводят к возникновению токов и соответствующих этим токам магнитных полей. Ламинарное движение, как правило, оказывается неустойчивым, и возбуждаются различные виды плазменной турбулентности. При малых возмущениях движение плазмы носит нерегулярный характер, поэтому возможно применение методов статистической физики к решению задачи об ускорении частиц. Возмущения конечной амплитуды могут носить ламинарный характер. Таким возмущениям отвечают регулярные электрические поля.
Как правило, регистрируемые на эксперименте ускоренные частицы возникают в результате действия нескольких механизмов ускорения. Поэтому попытки восстановить только по зарегистрированному спектру вид ускорительного механизма сталкивается с большими трудностями, тем более, что вид спектра не определяется только типом ускорительного механизма, а зависит от потерь и условия удержания и выхода частиц из области ускорения.

Настоящее пособие посвящено анализу основных физических особенностей, наиболее часто привлекаемых для объяснения наблюдаемых ускоренных частиц ускорительных механизмов. Самостоятельное ознакомление с материалом пособия при изучении курса "Физика плазмы космического пространства" поможет более глубоко изучить вопрос об ускорении заряженных частиц в космосе, являющегося неотъемлемой составной частью решения задачи динамики космофизических систем.

вперед, гл.1   оглавление  литература  
  
   другие обзоры
SiZiF Co, НИИЯФ МГУ 2002.
Для связи: lll@srd.sinp.msu.ru (lll=LLL)