20
Более
четко задачу о зондировании магнитосферы можно по-
ставить в экспериментах с электронными и ионными
пучками. Исследование магнитных полей, а также
плазмы, находящейся в магнитном поле, пучками заря-
женных и нейтральных частиц давно уже" широко ис-
пользуется в лаборатории. Последние годы пучки
быстрых электронов стали применяться и для изучения
магнитосферы. Малая концентрация плазмы в магни-
тосфере и быстрое уменьшение с энергией сечения рас-
сеяния при столкновении заряженных частиц позволяют
в первом приближении пренебречь взаимодействием ус-
коренных электронов с плазмой магнитосферы. Так, на-
пример, на расстоянии 200 км от поверхности Земли,
где концентрация плазмы составляет ~ 10 5 см -3 , длина
свободного пробега электрона энергией 10 кэВ состав-
ляет 2-Ю 15 см, т. е. в сто раз превосходит расстояние
до Солнца. Это не означает, что взаимодействие пучка
электронов с плазмой магнитосферы отсутствует совсем.
В действительности электронный пучок вызывает элек-
28
тростатические и электромагнитные колебания плазмы.
Эти колебания, взаимодействуя с холодной плазмой
магнитосферы, передают ей свою энергию.
Торможение электронного пучка в плазме в таких
условиях, когда столкновения чрезвычайно редки, не-
однократно наблюдалось и исследовалось в лаборато-
рии. Однако результаты лабораторных исследований не
всегда можно непосредственно переносить на космос.
В лабораторных условиях при длительности работы
электронной пушки в Ю -6 с и скорости электронов
5* 10 9 см/с, что отвечает энергии 10 кэВ, длина пучка
составляет 50 м, т. е. заведомо превышает размер экс-
периментальной установки. В космосе такой пучок за-
нимает небольшую часть магнитосферы Земли, окру-
женную невозмущенной плазмой, и условия торможения
пучка могут быть другими. В космосе электронный пу-
чок, образованный импульсно работающей пушкой, подо-
бен игле, пронизывающей окружающую плазму. Про-
странственная ограниченность пучка накладывает свою
специфику на раскачку колебаний в плазме. К моменту
постановки первых экспериментов в космосе в в этом во-
просе не было ясности. Если считать, что торможение
электронного пучка в межпланетной .плазме за счет спе-
цифических плазменных процессов незначительно, то
его поведение будет определяться взаимодействием с
магнитным полем и столкновениями.
Исследование плазменных процессов, приводящих к
торможению пучка электронов, является далеко не
единственной задачей, стоящей перед таким экспери-
ментом. В зависимости от конкретных условий получен-
ные результаты могут способствовать решению различ-
ных проблем магнитосферы.