Physics of auroral phenomena : proceedings of the 39th annual seminar, Apatity, 29 February-4 March, 2016 / [ed. board: N. V. Semenova, A. G. Yahnin]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2016. - 167 с. : ил., табл.

РЕЗОНАНСНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ РАДИАЦИОННЫХ ПОЯСОВ ЗЕМЛИ СО СВИСТОВЫМИ ВОЛНАМИ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИМИСЯ ПОД УГЛОМ К МАГНИТНОМУ ПОЛЮ B.C. Г р ач 1, А.Г. Д ем ехо в12 1Инст ит ут прикладной физики РАН , Ниж ний Новгород, Россия 2П олярны й геоф и зический инст ит ут РАН, Апатиты , Россия e-mails: vsgrach@ appl.sci-nnov.ru, andrei@ appl.sci-nnov.ru А н н о т а ц и я . Анализируется взаимодействие энергичных электронов в магнитосфере Земли с монохроматической свистовой волной, имеющей произвольный угол распространения по отношению к геомагнитному полю. Рассматривается ускорение частиц, захваченных полем волны, в случае, когда для одной и той же частицы в разных точках ее траектории выполняются условия нулевого и основного циклотронного резонанса. Показано, что результат взаимодействия на нулевом резонансе может существенно влиять на эффективность последующего взаимодействия на циклотронном резонансе; обратное также верно. В ведение Взаимодействие волн и заряженных частиц является одним из важнейших факторов, формирующих поведение электронов в радиационных поясах Земли и планет. При взаимодействии с квазимонохроматическими волнами возможен нелинейный захват частицы полем волны, и в этих условиях оно имеет недиффузионный характер, т. е. знак энергообмена между частицей и волной определяется не начальной фазой частицы, а эффективной неоднородностью среды [1, 2]. Особенности динамики частиц в таком режиме рассматривались для волн, распространяющихся как вдоль магнитного поля, так и под углом [3, 4]. Как правило, для частиц не слишком больших энергий области циклотронного резонанса на разных гармониках не перекрываются, поэтому их анализируют отдельно. В данной работе рассмотрены эффекты возможного взаимного влияния результатов взаимодействия на основном и нулевом циклотронном резонансах. Такое влияние может быть связано с достаточно большим изменением энергии и питч-угла частиц в режиме нелинейного захвата. И сх о дны е у р а в н е н и я и п а р а м е т р ы Взаимодействие энергичного электрона с волной на выделенном резонансе с номером / в релятивистском приближении описывается следующей системой уравнений [5,6]: dp. ) р , ( р^_ Г B y -f- В& — В у -1 \ = ----------+ « ( --------------- | ----------- - --------------- - J j - l W j + sin в , ; di 2m f! д.: \ m y 1 2 2 j / 4 P ± P ||P i , / Г * ! + Б* P || B e + B s l T , , , [ E r - E y , Pt> B x - B y ] . \ “ FT- = n----- п И Г ^ e \ ------ о “ 5 J t j - i ( K) + : ------ т---------1------------------------ j sm e ; : dt 2m'yO a t \L 2 m i 2 J j. 2 m y 2 j / d#i el соs0 [ , r E x + E v р « B x + B v 1 r E _ E p., g _ g _ - 1 = -Д , + ---------- -----— 2- - -------j j I+ t(K ,- j ------------ r— -—S- —-----—----- V- dt P x v L 2 my 2 } L 2 m y 2 J m y J — = IL L . dt my Здесь p\\ и p± - продольные и поперечные импульсы частицы соответственно, m - масса, е>0 - элементарный заряд, у=(1+ ( pt fmcf Mp-dmc)2)'12 - релятивистский фактор, с - скорость света, Q - гирочастота частицы (без учета знака), z - координата вдоль геомагнитного поля, /„(к ) - функции Бесселя, K=k±c/£lpx/(mc), k±=ksiu\\i, k\\=kcos\\i - поперечное и продольное волновое число соответственно, у - угол между волновым вектором и геомагнитным полем, £„ В, ( i=x,y,z ) - компоненты электромагнитного поля волны, связанные через тензор диэлектрической проницаемости плазмы, ось х направлена вдоль к± Др(о-Ю /у-%ц - расстройка относительно резонанса с номером /, уц= ptf(my) - продольная скорость частицы. Величина 0,= кхх0+ *цг+/<р-оУ, где ф - фаза гировращения частицы, х0 - начальная координата частицы по оси х, имеет смысл «медленной» фазы вблизи отдельного резонанса. В случае, когда учитывается влияние нескольких резонансов, для каждого 0, записывается отдельное уравнение а в уравнениях для импульсов проводится суммирование по I. “Physics o f Auroral Phenom ena ”, Proc. XXXIX Annual Sem inar, A patity, pp. 52-55, 2 0 1 6 т /рЬ к Geophysical © Polar Geophysical Institute, 2016 Institute 52