6
Если плазма находится одновременно в магнитном
и электрическом полях, силовые линии которых перпен-
дикулярны друг другу, то возникает дрейф в направле-
8
нии, перпендикулярном силовым линиям обоих полей.
Частицы дрейфуют со скоростью vd = сЕ/В. Характер
дрейфовых траекторий для этого случая показан на
рис. 3. Силовые линии магнитного поля направлены
перпендикулярно плоскости чертежа. Замечательной
особенностью дрейфа в скрещенных электрическом и
магнитном полях является независимость дрейфовой
скорости от заряда и массы частицы. Вся плазма, как
единое целое, движется со скоростью vd , и разделения
зарядов не происходит.
Рис. 3. Движение иона и электрона в скрещенных магнитном и
электрическом полях. Магнитное поле направлено перпендикуляр-
но плоскости чертежа. Электроны и ионы дрейфуют в одном направ-
лении и с одинаковой скоростью
При рассмотрении различных явлений в магнито-
сфере Земли обычно считается, что силовые линии элек-
трического поля перпендикулярны магнитному. Состав-
ляющая, параллельная магнитному полю, не может быть
большой, так как свободное перемещение зарядов вдоль
силовых линий магнитного поля приводит к быстрому
выравниванию потенциала вдоль силовой линии. Долгое
время эквипотенциальность магнитных силовых линий
(т. е. когда вся силовая линия находится под одним и
тем же потенциалом) считалась в геофизике бесспор-
ной. В последние годы было показано, что быстрому
выравниванию потенциала иногда мешают специфиче-
ские плазменные процессы, но и они не могут, по-види-
мому, способствовать появлению больших разностей по-
тенциала вдоль силовой линии.
9
Бариевые облака
Среди немногочисленных активных экспериментов,
проведенных к настоящему времени в магнитосфере
Земли, наибольшее распространение получили так на-
зываемые бариевые облака. Идея эксперимента состоит
в создании в магнитосфере сгустка разреженной плаз-
мы и наблюдении за его эволюцией по свечению ионов.
Если сгусток плазмы имеет низкую концентрацию, а
следовательно, газокинетическое давление в нем значи-
тельно меньше магнитного, то магнитное поле магнито-
сферы не претерпевает заметных искажений. Поведение
заряженных частиц в плазме определяется двумя основ-
ными процессами: диффузией и дрейфом в электриче-
ском и магнитном полях. Если температура плазмы
низка, то скорость дрейфа в неоднородном магнитном
поле можно не учитывать, поскольку она мала по
сравнению со скоростью дрейфа в скрещенных магнит-
ном и электрическом полях. Это вытекает из пропор-
циональности скорости дрейфа в неоднородном магнит-
ном поле энергии частицы. При энергии электрона
~ 1 эВ, что примерно отвечает средней энергии в плаз-
ме с температурой ~ 10 000°, скорость этого дрейфа на
небольших высотах составляет 0,1 см/сек. Температура
плазмы в бариевых облаках никогда не достигает
10 000°