РАДИАЦИОННЫЕ ПОЯСА

ВВЕДЕНИЕ
1.1. Движение частиц в геомагнитном поле
1.2. Движение частицы при наличии электрического поля<
1.3. Структура радиационных поясов Земли
1.4. Процессы, определяющие структуру и динамику радиационных поясов

2. ПРОТОНЫ И ИОНЫ РАДИАЦИОННЫХ ПОЯСОВ
2.1. Среднее состояние поясов
2.2. Вариации во время магнитных бурь

3. ЭЛЕКТРОНЫ РАДИАЦИОННЫХ ПОЯСОВ
3.1 Среднее состояние поясов
3.2. Вариации в периферических областях внешнего электронного пояса (геосинхронная орбита)
3.3 Диффузионные волны релятивистских электронов внешнего пояса
3.4 Сезонные вариации
3.5 Зависимость положения максимума внешнего пояса энергичных электронов от цикла солнечной активности
3.6 Электронные радиационные пояса во время сильных магнитных бур
3.7 Зависимость положения максимума пояса инжектированных во время магнитных бурь релятивистских электронов от мощности бури

4. ПОТОКИ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ ПОД РАДИАЦИОННЫМИ ПОЯСАМИ ЗЕМЛИ

ЛИТЕРАТУРА
Рис. 1. Траектории дрейфа частиц в экваториальной плоскости геомагнитного диполя в присутствии однородного электрического поля: а – траектории электронов больших энергий, б – траектории протонов малых энергий
Рис. 2. Области регистрации частиц высоких энергий в магнитосфере Земли: а – электронов, б – протонов.

Рис. 3. Распределение частиц высоких энергий на высоте 500 км по данным ИСЗ КОРОНАС-Ф. Приведены изолинии lgJ. На средней панели пунктиром показаны также изолинии L.


Рис. 4. Пример распределения квазизахваченных потоков электронов с Ее > 500 кэВ по данным ИСЗ КОРОНАС-И.


Рис. 5. Распределение интегральных потоков протонов в плоскости экватора.


Рис. 6. Распределение протонов с энергией > 1, 5, 20 и 100 МэВ при В/Вэк=1, 3, 10. Справа дана шкала показателя высотного хода n для протонов с энергией >1, 5, 20 МэВ.


Рис. 7. Зависимость положения максимума радиационных поясов протонов, ионов Не, С и О от энергии. 1 – модель АР-8; 2 – «Электрон-1 – 4»; 3 – «Explorer-45»; 4 – «Молния-1» (1970); 5 – «Молния-1» (1974); 6 – «Молния-2» (1974); 7 – «Молния-2» (1975); 8 – ISEE-1.


Рис. 8. Радиальные профили радиационных поясов для протонов с Ер=20-80 МэВ и электронов с Ее>15 МэВ, построенные по данным измерений на ИСЗ CRRES до события 24 марта 1991 г. (день 80), через три дня после образования нового пояса (день 86) и через ~6 месяцев (день 257) (Li et al., 1996).


Рис. 9. Профили потоков электронов различных энергий на экваторе (толстые линии) и при В/Вэк=3 (тонкие линии). На рисунке также приведен показатель высотного хода n (линия с крестами).


Рис. 10. Вариации потоков электронов с Ее>2 МэВ на ИСЗ GOES- 10 во время умеренной магнитной бури 22 января 2000 г.


Рис. 11. Вариации потоков электронов с Ее>2 МэВ на ИСЗ GOES- 10 во время сильной магнитной бури 24 ноября 2001 г.


Рис. 12. Диффузионная волна электронов по данным по данным ИСЗ Эксплорер 26 (McIlwain, 1996) после магнитной бури 16 июня 1965 г. (день 167).


Рис. 13. Временной ход проинтегрированных за пролет спутника ГЛОНАСС через радиационный пояс потоков электронов с энергией 0.8-1.2 МэВ (флюенсов) за период с июня 1994 г. по июль 1996 г. Приведены также индексы геомагнитной активности: суточный Кр- индекс и Dst-вариация. Жирные линии – сглаженные значения флюенсов и Кр-индекса.


Рис. 14. Положение максимума внешнего радиационного пояса электронов (Lmax) за период 1958-1984 гг. (верхняя панель), l`cmhrm{e бури с Dst ? -100 нТл и среднемесячные Dst (две средние панели), число солнечных пятен Rz (нижняя панель).


Рис. 15. Эволюция электронного пояса, инжектированного во время внезапного импульса в марте 1991 г. Нижняя часть рисунка: Dst и положение максимума интенсивности электронов с Ее>8 МэВ (кресты). Верхняя часть – L-профили электронов с Ее>8 МэВ в разные моменты UT (указаны стрелками на кривой Dst)


Рис. 16. L-профили для электронов разных энергий для пролетов ИСЗ МЕТЕОР в южном полушарии при одинаковых значениях напряженности магнитного поля марте 1991 г.: перед бурей (24.03.91), в начале фазы восстановления (25.03.1991) и через два дня после максимума бури (27.03.91).Темной стрелкой указан максимум пояса, сформировавшегося во время гигантского SSC («ударная» инжекция), светлой стрелкой – максимум пояса инжектированных во время последующей бури электронов («буревая» инжекция).


Рис. 17. Параметры, характеризующие состояние магнитосферы 5 – 7 ноября 2001 г. Верхняя панель – положение лобовой точки магнитопаузы и ночной границы проникновения солнечных электронов. Средняя панель – Bz-компонент межпланетного магнитного поля и Р - динамическое давление солнечного ветра. Нижняя панель – Hsym – минутный аналог Dst вариации и АЕ – индекс авроральной активности. Черный треугольник – внезапное начало магнитной бури. Пустые точки – прохождение спутника через внешний пояс.


Рис. 18. Потоки электронов до магнитной бури (тонкая линия), максимум главной фазы (штриховая линия с точками), на следующий день после бури (толстая линия).


Рис. 19. Зависимость положения максимума пояса инжектированных во время магнитных бурь релятивистских электронов (Lmax) от амплитуды магнитной бури (|Dst|max). Линия представляет формулу (3.2.22). Значками обозначены данные различных ИСЗ.


Рис. 20. Данные о потоках электронов и протонов на части орбиты спутника (L<8) при движении с севера на юг.


Рис. 21. Карта распределения потоков различных типов на высоте ~500 км по данным ИСЗ КОРОНАС-И. Данные ИСЗ OHZORA (Nagata et al., 1988) – для L~1.6.


Рис. 22. Распределение пиков электронов на различных L – оболочках.


Рис. 23. Распределение потоков протонов с Ер=1-4.5 МэВ вблизи экватора. Линии изоинтенсивности проведены через 0.05 частиц/см2ср. Штриховыми линиями показаны L-оболочки.