Труды КНЦ вып.8 (ГЕЛИОФИЗИКА вып. 7/2017(8))

1. Введение Одна из наиболее актуальных проблем космической физики — определение механизма ускорения электронов до релятивистских энергий, так как такие электроны могут вывести из строя спутниковую электронику, что может приводить даже к полной потере спутника [1]. Поэтому в литературе их часто называют «электронами-убийцами» (killer-electrons). Внешний радиационный пояс является динамическим образованием: интенсивность потоков высокоэнергичных электронов может резко возрастать и спадать на 1-3 порядка в широком диапазоне расстояний (от L = 3 до L = 7) [2]. Традиционно считается, что появление «электронов-убийц» является одним из проявлений магнитных бурь в околоземном пространстве [3], хотя только ~ 50 % бурь приводит к усилению потоков релятивистских электронов и нет прямой зависимости между интенсивностью бури и уровнем потоков электронов [4]. Динамика высокоэнергичных электронов определяется балансом между процессами инжекции, ускорения и потерь, связанных с высыпанием и вылетом частиц за магнитопаузу [5]. Во время главной фазы бури резкое сжатие магнитосферы приводит к резкому падению интенсивности наблюдаемых электронных потоков за счет адиабатического переноса МэВ электронов за геостационарную орбиту вглубь магнитосферы («Dst-эффект») и вылету части захваченных частиц за пределы магнитосферы. Адиабатическая часть падения потоков электронов восстанавливается, когда магнитосфера релаксирует к прежнему состоянию на фазе восстановления бури. Результирующий эффект бури зависит от соотношения мощностей потерь и ускорительных механизмов. Суббуревая активность сопровождается инжекцией энергичных электронов С Е <100 кэВ) в магнитосферу, но она не может обеспечить их ускорение до релятивистских энергий. В бесстолкновительной магнитосферной плазме ускорение заряженных частиц может быть связано только с взаимодействием волн и частиц. Один из возможных механизмов основан на идее «геосинхротрона» — ускорения и радиальной диффузии электронов при дрейфовом резонансе с Рс5-волнами: со - m-<£>d = 0 , где т — азимутальное волновое число волны, о),/ — дрейфовая частота электронов, со— частота волны [4]. Согласно этому сценарию, Рс5-пульсации, возбуждаемые потоками солнечного ветра или протонами кольцевого тока, являются промежуточным агентом, передающим энергию от протонов солнечной плазмы или кольцевого тока ускоренным электронам [5]. Условие дрейфового резонанса с суб- релятивистскими электронами выполняется для Рс5-волн с малыми значениями т, т. е. для пульсаций тороидальной поляризации. В последнее время также появляется все больше наблюдений и теоретических моделей, свидетельствующих о том, что излучения ОНЧ-диапазона (1-10 кГц) играют ключевую роль в ускорении магнитосферных электронов. Такими ОНЧ- излучениями оказались «хоры» (chorus) — узкополосные излучения с сильной дисперсией, возбуждаемые энергичными электронами в области магнитосферного экватора. Хоры распространяются от области генерации в экваториальной плоскости к ионосфере и могут захватываться в локальные 25