范艾伦辐射带中粒子运动的变化
综合物理
2023-12-18 v1
摘要
地球磁场将太阳风中的带电粒子捕获在范艾伦辐射带中。这些被捕获的离子执行三种运动：围绕磁力线的螺旋运动、南北镜点之间的纵向运动以及围绕地球的纬向漂移运动。每种运动都与一个绝热不变量相关联，该不变量表达了对每种运动的限制。本研究考察了地球磁矩强度随时间变化时对质子运动和三个绝热不变量的影响。使用在Google Colaboratory中开发的Python 3代码，计算并绘制了静态磁场、变化周期短于不变量周期的磁场以及变化周期长于不变量周期的磁场下的每个不变量。结果表明，如果地球磁矩随时间变化足够快，绝热不变量不再恒定，从而允许更多种类的离子运动。进一步研究这些不变量及其在时变磁场中的变化，有助于预测太阳风暴或磁极反转等影响空间天气的事件期间的离子运动和磁层变化。
引用
@article{arxiv.2312.09443,
title = {Variations of Particle Motion in the Van Allen Belts},
author = {Ariana Bussio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.09443},
year = {2023}
}