Комплекс Физических Программ / Makarov Physics Suite / Aurora (magnetosphere)

Комплекс Физических Программ Макарова - Магнитосфера, Аврора Это видео из моего модуля Aurora - модели полярного сияния и движения заряженных частиц в магнитном поле Земли. Здесь само сияние не нарисовано заранее, оно постепенно появляется там, куда в результате расчёта действительно прилетают частицы. Магнитное поле Земли в модуле задаётся как поле диполя: оно сильнее возле полюсов и слабее в районе магнитного экватора. В это поле запускаются тысячи заряженных частиц с немного разными начальными условиями, после чего программа отдельно рассчитывает движение каждой из них. При этом частица не просто летит вдоль нарисованной силовой линии. На неё действует сила Лоренца, поэтому она закручивается вокруг магнитного поля и одновременно движется вдоль него. Для расчёта используется алгоритм Бориса - численный метод, специально хорошо подходящий для движения заряженных частиц в магнитных полях. Дальше возникает интересный эффект - магнитное зеркало. Когда частица движется к полюсу, магнитное поле становится сильнее. Поперечное движение частицы усиливается, а движение вдоль силовой линии замедляется. В результате многие частицы вообще не достигают атмосферы: они останавливаются, разворачиваются и летят обратно к магнитному экватору. Но это происходит не со всеми. Если частица изначально движется достаточно сильно вдоль магнитного поля, она успевает пройти вниз раньше, чем магнитное зеркало сможет её развернуть. Такой диапазон направлений называется конусом потерь. Именно частицы...