космические циклотронные мазеры

DOC 136,5 КБ Бесплатная загрузка

Предварительный просмотр (5 стр.)

Прокрутите вниз 👇

1662848925.doc космические циклотронные мазеры космические циклотронные мазеры мазеры -как генераторы когерентного микроволнового электромагнитного излучения, в том числе мазеры на циклотронном резонансе, хорошо известны и широко применяются в физических экспериментах, новых технологиях и медицине. но “приоритет” в их изобретении принадлежит не человеку, а природе: в космических условиях мазеры, например циклотронные, - не менее типичное явление для планетных и звездных магнитосфер. космические циклотронные мазеры, которые служат уже источником не микро-, а макроволн, выполняют там важнейшую функцию, определяя уровень низкочастотного электромагнитного излучения и регулируя количество заряженных частиц высоких энергий в околопланетном пространстве. * слово maser - аббревиатура английского выражения microwave amplification by stimulated emission of radiation. осцилляторы, уровни, волны… работа мазеров - в общем случае генераторов и усилителей микроволн - основана на стимулированном электромагнитном излучении распределенных в пространстве осцилляторов. в отличие от спонтанного излучения, интенсивность которого равна сумме интенсивностей излучения отдельных независимых осцилляторов, стимулированное излучение является когерентным. это означает, что волна, излучаемая одной …

озбужденные молекулы и атомы; роль энергетических уровней играет дискретный набор их разрешенных энергетических состояний. в классических мазерных системах, например в космических циклотронных мазерах, осцилляторами являются заряженные частицы в магнитном поле; спектр их энергий непрерывен. как известно, заряженная частица в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля, движется по окружности с частотой вращения (циклотронной частотой, или гирочастотой) wh = eh/mc (e и m - заряд и масса частицы, h - напряженность магнитного поля, c - скорость света). заселенность энергетических уровней такими осцилляторами задается распределением частиц по поперечным относительно направления магнитного поля скоростям. для функционирования космического циклотронного мазера необходимо преобладание осцилляторов с большими поперечными скоростями. при наличии инверсии в этой системе развивается так называемая циклотронная неустойчивость, которая приводит к лавинообразным переходам заряженных частиц с верхних энергетических уровней на нижние и генерации стимулированного электромагнитного излучения. но для функционирования мазера, помимо активного вещества, нужно иметь высокодобротную электродинамическую систему, обеспечивающую положительную обратную связь в генераторе. технически эта …

й неустойчивости в плазме, близкой по параметрам к плазме околоземного космического пространства. с точки зрения управляемого термоядерного синтеза циклотронная неустойчивость играла уже вредную (паразитную) роль, препятствуя накоплению горячей плазмы в магнитных ловушках пробочной конфигурации. именно последний эффект оказался в первую очередь существенным в космическом циклотронном мазере как регулятор плотности потоков заряженных частиц высоких энергий, образующих радиационные пояса земли. космические атрибуты мазера в природе, разумеется, циклотронные мазеры появились гораздо раньше, чем ученые создали их лабораторные аналоги. однако потребность понять, как они функционируют в магнитосфере земли, возникла лишь с началом эры космических полетов и открытием радиационных поясов земли [2]. оказалось, что наша планета окружена кольцом очень горячей плазмы, состоящей из электронов и ионов с энергиями от ~10 кэв до десятков мэв. эта область пространства, получившая название радиационных поясов, располагается на расстоянии от 2 до 6 радиусов от центра земли (напомним, что радиус земли r0 ~ 6400 км). различают внутренний и внешний радиационные …

в точке, где q = p/2 и h = m–1hl. рис.1. схема движения частиц в радиационном поясе. частицы, скорость которых лежит внутри “конуса потерь” (цветная линия), остаются в плотных слоях атмосферы. частицы со скоростями вне “конуса потерь” (линия со стрелкой) отражаются от “магнитных пробок” и захватываются геомагнитной ловушкой. картина движения симметрична относительно экваториального сечения магнитной силовой трубки. спиралеобразно двигаясь вдоль магнитной силовой линии, заряженные частицы дрейфуют также поперек силовых линий по замкнутой поверхности, опоясывающей землю, образуя в результате радиационный пояс. очень существенно, что точки отражения частиц с малыми поперечными скоростями попадают, согласно (1), в плотные слои атмосферы (высоты ј200 км), где быстро теряют энергию в столкновениях с нейтральными частицами и уже не возвращаются в радиационный пояс. количественно данная область в пространстве параметра m характеризуется конусом потерь, который отвечает неравенству: m < mc = hl/h0 є s –1, (2) где h0 - величина h у поверхности земли; величина s є h0/hl …

ения, хотя ускорительные механизмы продолжали действовать. это открытие не только породило фундаментальную физическую проблему - оно имеет и практическое значение. обнаруженный эффект принципиально важен для безопасности космических полетов на околоземных орбитах, и для него решающее значение имеют процессы, происходящие в космических циклотронных мазерах. но прежде чем переходить к анализу работы последних, остановимся еще на одной группе экспериментальных фактов. говорит ближний космос при измерениях электромагнитного излучения в звуковом диапазоне частот (0.1ё30 кгц) были обнаружены сигналы естественного происхождения с аномально большой интенсивностью. сигналы такой амплитуды не удалось связать с какими-либо известными источниками спонтанного излучения. по аналогии с привычной аббревиатурой свч их назвали кнч (крайне низкочастотные, f~0.1ё3 кгц) и онч (очень низкочастотные, f~3ё30 кгц) излучения. они повторялись регулярно и были тесно связаны с магнитными бурями. продолжительность кнч и онч излучений достигала нескольких часов, а частотные динамические спектры демонстрировали большое разнообразие. на рис.2 приведены взятые из [3] примеры спектрограмм наиболее типичных сигналов: шипение (шумовое …

Хотите читать дальше?

Скачайте полный файл бесплатно через Telegram.

Скачать полный файл

О "космические циклотронные мазеры"

1662848925.doc космические циклотронные мазеры космические циклотронные мазеры мазеры -как генераторы когерентного микроволнового электромагнитного излучения, в том числе мазеры на циклотронном резонансе, хорошо известны и широко применяются в физических экспериментах, новых технологиях и медицине. но “приоритет” в их изобретении принадлежит не человеку, а природе: в космических условиях мазеры, например циклотронные, - не менее типичное явление для планетных и звездных магнитосфер. космические циклотронные мазеры, которые служат уже источником не микро-, а макроволн, выполняют там важнейшую функцию, определяя уровень низкочастотного электромагнитного излучения и регулируя количество заряженных частиц высоких энергий в околопланетном пространстве. * слово maser - аббревиатура английского в...

Формат DOC, 136,5 КБ. Чтобы скачать "космические циклотронные мазеры", нажмите кнопку Telegram слева.

Теги: космические циклотронные мазеры DOC Бесплатная загрузка Telegram