ピッチ角（粒子運動）

荷電粒子のピッチ 角は、粒子の速度ベクトルと局所磁場との間の角度である。^{[1]これは、}磁気圏、磁気ミラー、バイコニックカスプ、ポリウェルを研究する際によく使われる測定項目であり、研究対象となっている。^[1]

使用法

粒子の進行方向は、通常、ピッチ角で表されます。ピッチ角が0度の場合、粒子の平行運動は局所磁場に完全に沿っています。北半球では、この粒子は地球に向かって下向きに進み、南半球ではその逆になります。ピッチ角が90度の場合、粒子は局所的に鏡像運動をしています。

特殊なケース

粒子の赤道ピッチ角とは、地球の磁気赤道における粒子のピッチ角です。この角度は、粒子のロスコーンを定義します。ロスコーンとは、粒子が大気圏に衝突して磁気圏に捕捉されなくなる角度の集合です。一方、ロスコーンの外側のピッチ角を持つ粒子は、反射して磁気圏に捕捉され続けます。

${\displaystyle {\begin{aligned}\sin ^{2}\left(\alpha _{0}\right)={\frac {B_{0}}{B_{m}}}\end{aligned}}}$

ここで、 は粒子の赤道ピッチ角、は地球表面における赤道磁場の強度、 は鏡像点における磁場の強度です。これは電荷、質量、運動エネルギーとは無関係であることに注意してください。 ${\displaystyle \alpha _{0}}$ ${\displaystyle B_{0}}$ ${\displaystyle B_{m}}$

これは磁気モーメントの不変性 によるものです。反射点では、粒子の平行速度はゼロ、つまりピッチ角は90度です。その結果、 ${\displaystyle \mu }$

${\displaystyle \mu ={\frac {1}{2}}{\frac {mv_{\perp 0}^{2}}{B_{0}}}={\frac {1}{2}}{\frac {mv^{2}\sin ^{2}\left(\alpha _{0}\right)}{B_{0}}}={\frac {1}{2}}{\frac {mv^{2}}{B_{m}}}}$

参照

• 断熱不変量
• 磁気ミラー

参考文献

1. "Isaac Physics". Isaac Physics . 2025年5月26日閲覧。

外部リンク

• オウル宇宙物理学教科書
• IMAGEミッション用語集 2011年9月27日アーカイブ - Wayback Machine