52.624

Статья посвящена исследованию характеристик излучения релятивистских частиц в радиационных поясах планет с учетом электрического поля, индуцированного магнитным полем вращающейся планеты. Найдено угловое распределение низкочастотного синхротронного излучения частиц в дипольном магнитном и квадрупольном электрическом поле. Показано, что наличие индуцированного электрического поля может существенно изменить характеристики излучения частиц в радиационных поясах вследствие того, что это поле изменяет энергию частиц в процессе движения от одного магнитного полюса к другому. Анализ полученного результата показывает, что интенсивность излучения частиц зависит от направления вращения планеты относительно направления дипольного магнитного поля. В случае Земли векторы угловой скорости и магнитного момента в настоящую эпоху направлены в противоположные стороны. При этом электроны, которые являются основным источником излучения, имеют большую энергию в приполярной области и, соответственно, генерируют здесь излучение большей мощности, чем в экваториальной области. Поскольку интенсивность излучения пропорциональна шестой степени энергии частиц, этот эффект может быть заметен даже при относительно невысокой скорости вращения планеты. В случае, например, Юпитера, угловая скорость вращения и магнитный момент направлены в одну сторону, поэтому излучение электронов в окрестности экваториальной плоскости мощнее, чем в приполярной. В общем виде найдена формула для углового распределения интенсивности излучения частиц как функция их широтной координаты. Она имеет довольно громоздкий вид, но может быть проинтегрирована численно для конкретных параметров определенной планеты.

The paper focuses on the study of the relativistic particles properties in the radiation belts of planets in presence of the electric field induced by the magnetic field of the rotating planet. The angular distribution of low-frequency synchrotron radiation of particles in a dipole magnetic and quadrupole electric field has been found. The induced electric field is shown can significantly change the radiation characteristics of particles in radiation belts because this field changes the energy of the particles moving from one magnetic pole to the other one. The analysis shows that the radiation intensity of the particles depends on the direction of rotation of the planet relative to the direction of the dipole magnetic field. In the case of the Earth, the angular velocity and magnetic moment vectors have opposite directions in this epoch. Therefore, the electrons, which are the main source of radiation, have higher energy in the near-polar region and, accordingly, generate here radiation of higher power than in the equatorial region. Since the intensity of radiation is proportional to the sixth power of the particles energy, this effect can be noticeable even at a relatively low speed of rotation of the planet. In the case, for example, of Jupiter, the angular velocity of rotation and the magnetic moment have the same direction; therefore the radiation of electrons in the vicinity of the equatorial plane is more powerful than in the circumpolar one. A general form of expression for the angular distribution of the radiation intensity of particles has been found as a function of their latitude coordinate. Although the formula obtained is rather cumbersome, it can be integrated numerically for the specific parameters of a particular planet.

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической физики Томского государственного педагогического университета

студентка 5 курса физико-математического факультета Томского государственного педагогического университета

Корчак А.А. Астрон. ж. (1963) 40. 994 c.

Thorne К.S. Astrophys. J. Suppl. (1963) 8. ?. 73.

Mauk B. and Bagenal F. Comparative Auroral Physics: Earth and Other Planets, in Auroral Phenomenology and Magnetospheric Processes: Earth And Other Planets, American Geophysical Union, Washington, D. C. 2012.

Гальпер А.М. Землетрясения: Прогноз из Космоса? // Наука в России. 1994. Вып. 1. С. 39.

Тамм И.Е. Основы теории электричества. М: Наука. 1989. 504 с.

Deutsch A.J.: Ann. Astrophys. (1955) 18. 1.

Hofmann A. The Physics of Synchrotron Radiation. Cambridge University Press. 2004. 304 с.