ГЕОМАГНИ́ТНАЯ ЛОВУ́ШКА

ГЕОМАГНИ́ТНАЯ ЛОВУ́ШКА, ло­вуш­ка для за­ря­жен­ных час­тиц, об­ра­зуе­мая маг­нит­ным по­лем Зем­ли. Воз­мож­ность за­хва­та за­ря­жен­ных час­тиц гео­маг­нит­ным по­лем пред­ска­за­ли норв. учё­ный К. Стёр­мер (1913) и X. Аль­вен (1950). Экс­пе­ри­мен­ты на ИСЗ под­твер­ди­ли ре­аль­ное су­ще­ст­во­ва­ние Г. л. и по­ка­за­ли, что она за­пол­не­на час­ти­ца­ми вы­со­ких энер­гий (от не­сколь­ких кэВ до со­тен МэВ), об­ра­зую­щи­ми ра­диа­ци­он­ные поя­са Зем­ли.

Си­ло­вые ли­нии маг­нит­но­го по­ля Зем­ли, близ­ко­го к по­лю ди­по­ля, об­ра­зу­ют маг­нит­ную ло­вуш­ку для по­пав­ших на них за­ря­жен­ных час­тиц. За­хва­чен­ные в Г. л. час­ти­цы со­вер­ша­ют ко­ле­ба­тель­ное дви­же­ние из од­но­го по­лу­ша­рия в дру­гое, дви­га­ясь вдоль си­ло­вых ли­ний, од­но­вре­мен­но вра­ща­ясь во­круг них (см. Лар­мо­ра пре­цес­сия) и дрей­фуя по дол­го­те из-за не­од­но­род­но­сти гео­маг­нит­но­го по­ля (рис.). Вре­мя ко­ле­ба­ний час­тиц из Сев. по­лу­ша­рия в Юж­ное и об­рат­но со­став­ля­ет от 10^–3 до 10^–1 с. За вре­мя сво­ей жиз­ни в за­хва­чен­ном со­стоя­нии (от 1 сут до 30 лет) час­ти­цы со­вер­ша­ют мил­лио­ны ко­ле­ба­ний. По дол­го­те про­то­ны и элек­тро­ны дрей­фу­ют в раз­ные сто­ро­ны со зна­чи­тель­но мень­шей ско­ро­стью. В за­ви­си­мо­сти от энер­гии час­ти­цы со­вер­ша­ют пол­ный обо­рот во­круг Зем­ли за вре­мя от не­сколь­ких ми­нут до су­ток.

В про­цес­се дви­же­ния час­тиц вдоль маг­нит­ных си­ло­вых ли­ний вы­пол­ня­ет­ся со­от­но­ше­ние sinα/H=const (α – угол ме­ж­ду век­то­ром ско­ро­сти час­ти­цы и направ­ле­ни­ем на­пря­жён­но­сти H маг­нитно­го по­ля). Вслед­ст­вие это­го, ко­гда час­ти­ца по­па­да­ет в об­ласть с воз­рас­таю­щей на­пря­жён­но­стью по­ля, по­пе­реч­ная со­став­ляю­щая ско­ро­сти уве­ли­чи­ва­ет­ся, а про­доль­ная умень­ша­ет­ся до тех пор, по­ка час­ти­ца не от­ра­зит­ся от т. н. маг­нит­но­го зер­ка­ла и не нач­нёт дви­гать­ся к со­пря­жён­ной зер­каль­ной точ­ке Г. л.

Движение заряженных частиц, захваченных в геомагнитную ловушку (а). Частицы движутся по спирали вдоль силовых линий магнитного поля Земли (б) и одновременно дрейфуют по долготе.

Из за­хва­чен­но­го со­стоя­ния час­ти­цы вы­хо­дят из-за не­ус­той­чи­во­сти их дви­же­ния при разл. ва­риа­ци­ях гео­маг­нит­но­го по­ля (маг­нит­ных бурь и др. воз­му­ще­ний) и из-за ио­ни­за­ци­он­ных по­терь энер­гии. По­пол­не­ние час­тиц ра­диа­ци­он­ных поя­сов про­ис­хо­дит за счёт за­хва­та про­дук­тов рас­па­да ней­тро­нов (элек­тро­нов, про­то­нов), об­ра­зо­ван­ных кос­ми­че­ски­ми лу­ча­ми в верх­ней ат­мо­сфе­ре Зем­ли, за­хва­та час­тиц сол­неч­ных кос­мич. лу­чей, а так­же час­тиц зем­ной ио­но­сфе­ры с по­сле­дую­щим их ус­ко­ре­ни­ем при разл. воз­му­ще­ни­ях маг­нит­но­го по­ля.