Physics / Astronomy / Earth
Полярное сияние (магнитосфера)
Заряженная частица на настоящей дипольной силовой линии: она либо отражается, не дойдя до атмосферы, либо высыпается - решает целиком её питч-угол.
Что происходит
Магнитное поле планеты - с хорошей точностью обычный диполь, той же формы, что у полосового магнита, только огромный. Заряженная частица, захваченная на силовую линию, вьётся вдоль неё по спирали, и по мере усиления поля к полюсам тот же закон сохранения, который разгоняет пируэт фигуристки, прижавшей руки, заставляет ускоряться и вращение частицы вокруг силовой линии - а поскольку её полная скорость не меняется никогда, движение ВДОЛЬ линии обязано на столько же замедлиться. Запущенная преимущественно поперёк поля (большой питч-угол), она останавливается и разворачивается задолго до атмосферы - магнитное зеркало. Запущенная преимущественно вдоль поля (малый питч-угол), она не имеет достаточно поперечного движения для превращения и едет по силовой линии прямо вниз, в атмосферу, - это высыпание, и именно оно буквально стягивает сияние в кольцо вокруг каждого полюса.
Уравнения модуля
Уравнения μ = v_perp²/B (первый адиабатический инвариант) зеркало, где B = B₀ / sin² α₀ диполь: B ∝ √(1 + 3 sin² λ) / r³; конус потерь → полярное сияние Конус потерь на экваторе оболочки L: sin²α_lc = 1/L³ / √(4 − 3/L): 16.3° при L = 2, 8.4° при L = 3, 5.3° при L = 4; запуск под углами 2°…88°, доля внутри конуса (α_lc − 2)/86: 7.5 % при L = 3 Авроральный овал: точки попадания объединены в сетку 64 × 32 на сфере и затухают с τ = 12 s; зелёный 557.7 nm на малой высоте, красный 630.0 nm на большой — из одной карты
