Räumliche und zeitliche Verteilung prezipierender ...

2 Grundlagen
lässt sich schließen, dass geladene Teilchen in einem Magnetfeld rechtwinklig zum
Magnetfeld und zur feldsenkrechten Geschwindigkeitskomponente beschleunigt werden.
Dies erzeugt eine Kreisbewegung um das gedachte Führungszentrum des Partikels.
2 (vgl. [Oulu Textbook])
Damit bewegen sich in der Magnetosphäre gefangene, geladene Partikel auf Gyrationsbahnen
um ihre Feldlinie. Der Bahnradius, der sich durch Gleichsetzen von
Lorentzkraft F L = qv ⊥ B und Zentrifugalkraft F Z = mv2 ⊥
r (L)
ergibt, heißt Lamor-Radius:
2.1.2 Oszillationsbewegung (Bounce)
r L = v ⊥
ω c
= mv ⊥
|q|B . (2.2)
Betrachten wir nun die gleiche Teilchenbewegung in einem inhomogenen Magnetfeld,
speziell den Fall eines magnetfeld-parallelen Gradienten, wie er beispielsweise auftritt,
wenn sich ein Teilchen aus Richtung Äquator einem magnetischen Pol nähert.
In diesem Fall gelangt das Teilchen, während es um seine Führungsfeldlinie gyriert,
in ein Gebiet höherer Feldstärke. Das heißt, die Feldlinien sind nicht mehr parallel,
sondern laufen zusammen. Diese Magnetfeldkonfiguration nennt man auch Magnetische
Flasche. Es wirkt hier ein Teil der Lorentzkraft
⃗F L = q⃗v × ⃗ B (2.3)
nicht mehr der Zentrifugalkraft entgegen, sondern führt zu einem Abbremsen der
Bewegung des Führungszentrums bis zum Erreichen des Spiegelpunktes. Danach
wird das Teilchen in die Gegenrichtung, den Bereich mit geringerer Feldstärke, beschleunigt
(gespiegelt).
Man kann sich die Spiegelung auch über den Pitchwinkel α, d.h. den vom Magnetfeld
und dem Geschwindigkeitsvektor eingeschlossenen Winkel, verdeutlichen.
Es gilt:
tan α = v ⊥
v ||
. (2.4)
v ⊥ und v || geben hierbei die Geschwindigkeitskomponenten in Relation zum Magnetfeld
an.
2 Die Gyrationsbewegung um die Magnetfeldlinie entspricht einem elektrischen Kreisstrom, der
ein magnetisches Dipolmoment erzeugt, das das äußere Feld abschwächt. Aus diesem Grund
kann beispielsweise der mit Magnetometern gemessene DST-Index Informationen über den
Ringstrom liefern.
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