Динамика заряженной частицы в поле вращающегося намагниченного небесного тела

Динамика заряженной частицы в поле вращающегося намагниченного небесного тела

Автор: Мастерова М.А., Эпп В.Я.

Журнал: Пространство, время и фундаментальные взаимодействия @stfi

Статья в выпуске: 3 (12), 2015 года.

Бесплатный доступ

Методом эффективной потенциальной энергии исследована динамика заряженных частиц в окрестности вращающегося намагниченного небесного тела с наклонной магнитной осью. Определены условия суще­ствования замкнутых областей пространства, в которые захватываются частицы и исследована геометрия таких областей. Рассмотрено два типа электромагнитного поля - поле магнитного дипольного момента и поле однородно намагниченной идеально проводящей сферы. В обоих случаях имеются замкнутые об­ласти пространства, в которые могут захватываться заряженные частицы с энергией ниже определенного значения. Если угол между вектором магнитного момента и вектором угловой скорости острый, то для по­ложительно заряженных частиц эта область имеет торообразную форму и находится в районе магнитного экватора, а для отрицательно заряженных частиц потенциальная долина находится в районе магнитных плюсов и вытянута вдоль магнитной оси. Если этот угол тупой, то потенциальные долины для поло­жительно и отрицательно заряженных частиц меняются местами. В случае дипольного магнитного поля области захвата примыкают к поверхности намагниченной сферы и не имеют минимума, а в случае иде­ально проводящей сферы имеются минимумы потенциальной энергии для положительно и отрицательно заряженных частиц, отделенные от поверхности тела.

Еще

Радиационные пояса, поле диполя, магнитосфера, динамика частиц, планеты, звезды

Короткий адрес: https://sciup.org/14266141

IDR: 14266141

Список литературы Динамика заряженной частицы в поле вращающегося намагниченного небесного тела

  • Stormer С. The Polar Aurura. Oxford: Oxford at the Clarendon Press, 1955. 403 p.
  • Van Allen J.A., Prank L.A. Radiation Around the Earth to a Radial Distance of 107,400 km//Nature. 1959. Vol. 183. P. 430-434 DOI: 10.1038/183430a0
  • Dragt A.J. Trapped Orbits in a Magnetic Dipole Field//Rev. Geophys. 1965. Vol. 3(2). P. 255-298.
  • Dragt A.J., Finn J.M. Insolubility of Trapped Particle Motion in a Magnetic Dipole Field//J. Geophys. Res. 1976. Vol. 81. P. 2327-2340.
  • Epp V., Masterova M.A. Effective potential energy in St0rmer’s problem for an inclined rotating magnetic dipole//Astrophys. Space Sci. 2013. Vol. 345. P. 315-324.
  • Epp V., Masterova M.A. Effective potential energy for relativistic particles in the field of inclined rotating magnetized sphere//Astrophys. Space Sci. 2014. Vol. 353. P. 473-483.
  • Deutsch A.J. The electromagnetic field of an idealized star in rigid rotation in vacuo//Ann. d’Astrophys. 1955. Vol. 18. P. 1-10.
  • Michel F.C. Theory of Neutron Star Magnetospheres. Chicago: The University of Chicago Press, 1991. 287 p.
  • Babcock H.W., Cowling T.G. General Magnetic Fields in the Sun and Stars//Mon. Not. R. Astron. Soc. 1953. Vol. 113. P. 357-481.
  • Cohen J.M., Rosenblum A. Pulsar magnetosphere//Astrophys. Space Sci. 1972. Vol. 16. P. 130-328.
  • Kaburaki O. Determination of the electromagnetic field produced by a magnetic oblique rotator//Astrophys. Space Sci. 1981. Vol. 74. P. 333-356.
  • Cohen J.M., Kearney M.W. Neutron star electrodynamics in curved space//Astrophys. Space Sci. 1980. Vol. 70. P. 295-328.
  • Бескин B.C., Гуревич А.В., Истомин Я.Н. Электродинамика магнитосферы пульсара//ЖЭТФ. 1983. Т. 85. С. 401-433.
  • Вескин B.C., Желтоухов А.А. Аномальный момент сил, действующий на вращающийся намагниченный шар в вакууме//УФН. 2014. Т. 184. С. 865-873.
  • Sarychev V.T. Electromagnetic field of a rotating magnetic dipole and electric-charge motion in this field//Radiophys. Quant. Electr. 2009. Vol. 52. P. 900-907.
  • Ferrari A. and Trussoni E. Pulsed high-energy radiation from oblique magnetic rotators//Astrophys. Space Sci. 1975. Vol. 33. P. 111-126.
  • Finkbeiner B., Ertl Т., Herold H., Ruder H. Particle Motion in Pulsar Magnetospheres//Mitteilungen der Astronomischen Gesellschaft. 1987. Vol. 70. P. 375-376.
  • Thielheim K.O., Wolfsteller H. Particle trapping near a parallel rotator//J. Phys. A. 1990. Vol. 23. P. 583-593.
  • Thielheim K.O., Wolfsteller H. Charged particle dynamics near the force-free surface of a rotating magnetized sphere//Astrophys. J. Suppl. Ser. 1986. Vol. 71. P. 583-593.
  • Dullin H. R., Horfanyi М., Howard J.E. Generalizations of the Stormer problem for dust grain orbits//Phys. D. 2002. Vol. 171. P. 178-195.
  • Истомин Я. H., Собьянин Д.Н. Заполнение плазмой магнитосферы нейтронных звезд: динамика движения электронов и позитронов//ЖЭТФ. 2009. Т. 136. № 3(9). С. 458-475.
  • Thielheim К.О., Wolfsteller Н. Charged particle dynamics near the force-free surface of a rotating magnetized sphere//Astrophys. J. Suppl. Series. 1989. Vol. 71. P. 583-593.
  • Pacini L. M. Energy Emission from a Neutron Star//Nature. 1967. Vol. 216. P. 567-568.
  • Ostriker J.P., Gunn J.E. On the Nature of Pulsars. I. Theory//Astrophys. J. 1969. Vol. 157. P. 1395-1417.
  • Belinsky V., De Paolis F., Lee H.W. and Ruffini R. Radiation from a relativistic rotating magnetic dipole: magnetic synchrotron effect//Astron. Astrophys. 1994. Vol. 283. P. 1018-1024.
  • Belinsky V. and Ruffini R. Radiation from a relativistic magnetized star//ApJ. 1992. Vol. 401. P. L27-L29.
  • Georgiou A. A rapidly rotating perfectly conducting sphere and the electrodynamics of a neutron star//II Nuovo Cim. B. 2008. Vol. 123. P. 201-215. DOI: DOI: 10.1393/ncb/i2008-10534-6
  • Rezzolla L., Ahmedov B.J. and Miller J.C. General relativistic electromagnetic fields of a slowly rotating magnetized neutron star -I. Formulation of the equations//Mon. Not. R. Astron. Soc. 2001. Vol. 322. P. 723-740.
  • Kaburaki O. Determination of the electromagnetic field produced by a magnetic oblique-rotator//Astrophys. Space Sci. 1980. Vol. 67. P. 3-18.
  • Redzic D.V. Electromagnetostatic charges and fields in a rotating conducting sphere//Progress In Electromagnetic Research. 2010. Vol. 110. P. 383-401.
  • Swann W.F.G. Unipolar induction//Phys. Rev. 1920. Vol. 15. P. 365-398.
  • Schmutzer E. Electromagnetic field of a rotating permanently magnetized sphere in the inertial and the comoving frames of reference//Asta Physica Polonica. 1979. Vol. В 10. P. 515-524.
  • Ferrari A., Trussoni E. Magnetic fielda around highly magnetized objects//Astrophys. Spase Sci. 1973. Vol.24. P. 3-15.
  • Merkin R.M. Introduction to the theory of stability. NY: Springer. 1996. 319 p.
  • Beskin V.S., Gurevich A.V., Istomin Ya.N. Physics of the pulsar magnetosphere. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 1993. 408 p.
  • Jackson E.A. A new pulsar atmospheric model. I. Aligned magnetic and rotational axes//Astrophys. J. 1976. Vol. 206. P. 831-841.
  • Gold T. Rotating Neutron Stars as the Origin of Pulsating Radio Source//Nature. 1968. Vol. 218. P. 731.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp