Геомагнитные и ионосферные возмущения в высоких широтах: сборник статей. Ленинград, 1973.

Благодаря диамагнетизму плазменного слоя на его переднем крае должны существовать градиенты поля, которые могут приводить к нарушению второго адиабатического инварианта. Возможны также и другие механизмы, приводящие к зани­ женным значениям геомагнитных порогов в области высоких широт. В частности, энергичные частицы могут проходить в глубь магнитосферы путем диффузии, рассеиваясь на случайной компо­ ненте поля. Существенное влияние на значения геомагнитных порогов в области высоких широт будут оказывать также времен­ ные вариации поля, в частности изменения структуры внешней магнитосферы в периоды магнитных суббурь. Все эти механизмы определяются тонкой структурой магнитосферы, и на основании современных знаний о внешней магнитосфере нельзя отдать пред­ почтение тому или иному механизму. П р и л о ж е н и е ШТЕРМЕРОВСКИЕ ЖЕСТКОСТИ ОБРЕЗАНИЯ ДЛЯ МОДЕЛЬНОГО ПОЛЯ ВНЕШНЕЙ МАГНИТОСФЕРЫ В настоящем приложении мы приводим метод расчета геомагнитных поро­ гов в случае модельного поля внешней магнитосферы, описанного в данной работе. Этот метод расчета порогов основан на классической теории движения заряженных частиц в геомагнитном поле Штермера. Согласно этой теории, в любом аксиально симметричном магнитном поле существует интеграл ка­ нонического углового момента, известный в геофизической литературе как интеграл Штермера. В сферических координатах г, Ѳ, ср этот интеграл имеет вид (см., например, [10]) m rsin ^ + T' r sin 0Af (г, Ѳ) = L, (1) где m, e и v? — масса, заряд и азимутальная компоненты скорости частицы; L — момент импульса частицы относительно оси симметрии на бесконечности; с — скорость света, a A,f (г, Ѳ) — азимутальная компонента векторного по­ тенциала магнитного поля. Интеграл (1) позволяет построить разрешенные и запрещенные области движения частиц для любого модельного поля. Для этого перепишем урав­ нение (1) в другой форме, используя определение ѵ,?= ѵ cos ш, где ѵ — ско­ рость частицы, а ш — угол между скоростью частицы и направлением во­ ст ок -зап а д : г sin 0 cos со-j- Я -1г sin 6^4,р (г, Ѳ) = Ljmv. (2) Здесь R — тѵс/е — магнитная жесткость частицы. Поверхностями, разде­ ляющими запрещенные и разрешенные области движения частиц, будут по­ верхности cos ш = + 1 и cos ш =—1. Как видно из уравнения (2), геометрия разрешенных и запрещенных областей зависит от двух параметров: жесткости частицы R и момента импульса L. Наибольшую трудность при расчете гео­ магнитных порогов представляет определение такого значения которое соответствует минимальной жесткости частицы, приходящей на дан­ ную широту в заданном направлении, т. е. величине геомагнитного порога. При значении L — L Kj} начинает наблюдаться разделение разрешенной области на две независимые подобласти: внутреннюю, соответствующую захвачен­ 75