偶极磁场中具有方位角初始速度的带电粒子的轨道
动力系统
2023-02-15 v1 混沌动力学
等离子体物理
摘要
非可积动力系统在其相空间中具有复杂的结构。偶极磁场中试探带电粒子的运动可化为一个2自由度(2 d.o.f.)非可积哈密顿系统。我们通过计算无量纲能量分别小于和大于1/32时的李雅普诺夫特征指数(LCEs)和逃逸时间,对偶极场中具有方位角初始速度的带电粒子轨道进行了系统研究。进而辨识出关于赤道面对称的子午面周期轨道。我们发现:1)对称周期轨道可根据其在赤道面上的交点数分为若干类;2)这些类的初始条件位于穿过原点的闭环路或闭曲线上;3)大多数稳定准周期轨道的孤立区域与不对称稳定周期轨道相关联;4)不对称周期轨道类要么穿过原点,要么终止于平坦赤道面轨道,其另一端逼近螺旋结构的中心;5)上述特征随能量减小呈现出明显的自相似性。
引用
@article{arxiv.2302.07075,
title = {Orbits of charged particles with an azimuthal initial velocity in a dipole magnetic field},
author = {Hanrui Pang and Siming Liu and Rong Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.07075},
year = {2023}
}