Physics of auroral phenomena : proceedings of the 38th annual seminar, Apatity, 2-6 march, 2015 / [ed. board: A. G. Yahnin, N. V. Semenova]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2015. - 189 с. : ил., табл.

Ускорение солнечных космических лучей и их распространение в межпланетной среде Ь). Ускорение Ферми, т. е. также ускорение электрическим полем Лоренца Esh0CK = -V shock><Bshock/c при отражении от фронта ударной волны или от флуктуации магнитного поля. Здесь Vrec- скорость пересоединения, В С5 - магнитное поле распадающегося токового слоя, Vshock и Bsh0Ck- скорость и магнитное поле фронта ударной волны. Схема ускорения Ферми показана на рис. 2а. Попадая в область магнитного поля облака движущегося навстречу со скоростью V, частица описывает часть ларморовской окружности и набирает в электрическом поле Лоренца Е = -VshxB/c энергию 5W = 2рЕе, здесь Vsh - скорость облака и р - ларморовский радиус. В результате, отражения скорость частицы возрастает на 2Vsh. Если частица находится между двух магнитных облаков, движущихся навстречу друг другу, то такая частица набирает энергию при каждом отражении. В работе [ 5 ] делается попытка обнаружить такой механизм ускорения солнечных протонов. а) А >а щ ••• •♦ ♦ Щ •*♦ ♦ •♦♦♦ О В Ч+ 2VSh : ♦ ♦} ''У' ж: 1111 h < — -L - ------ 5Н Ь) V,- р* о gVsh Е = ~ Vsh*В/с К - т -ч, 5W = 2рЕ е Р = ^ | р SW = 2M V PVsh 8VP= 2 V sh Рисунок 2. а) Схема ускорения Ферми первого типа, б) Для частицы с большой энергией при ларморовском радиусе большем размера магнитного облака дрейф невозможен, и частица пересекает ударную волну Максимальная энергия протонов при ускорении в т о к о в о м сл о с солнечной вспышки может быть оценена следующим образом. При типичной скорости пересоединения во вспышке Vrec = 2х10 7 см/с, поле токового слоя Bcs = 100 Г и длине слоя L = Ю 10 см максимальная энергия протонов, ускоренных в токовом слое, может быть оценена, как W = L VrecBcs/c ~ 20 ГэВ, что соответствует максимальной энергии протонов, измеряемой при вспышке на нейтронных мониторах [ 6 - 8 ]. Механизм ускорения в поле Лоренца вдоль особой линии токового слоя аналогичен ускорению частиц вдоль оси газового разряда, сжимающегося собственным магнитным полем (пинч-эффект) [9 -1 0 ]. Максимальная энергия, получаемая при действии механизма Ферми, ограничена. Она соответствует условию равенства ларморовского радиуса размеру магнитного облака плазмы. При больших энергиях дрейф невозможен, и частица пересекает магнитное облако, не ускорившись в поле Лоренца до большой энергии. Другая возможность ускорения протонов ударной волной предложена в работе [2]. Ускорение происходит при сохранении адиабатического инварианта протонов, входящих во фронт ударной волны. Попав во фронт волны, протоны могут набирать энергию благодаря градиентному дрейфу вдоль фронта волны. Дрейфуя вдоль фронта ударной волны, протоны проходят разность потенциалов в электрическом поле волны Е 5 (Юск= —Уshockх®shock/с, движущейся со скоростью VShock- Дрейф осуществляется за счет сохранения адиабатического инварианта во фронте ударной волны, как это показано на рис. 3, взятого из работы [2]. В результате рассеяния на магнитных неоднородностях частица многократно возвращается в область ускорения градиентного дрейфа и набирает очередную порцию энергии. Рисунок 3. Дрейфовая траектория протона во фронте ударной волны и возвращение протона внутрь фронта из-за рассеяния на неоднородностях поля. 94