Nickwinkel (Teilchenbewegung)

Der Pitchwinkel eines geladenen Teilchens ist der Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor des Teilchens und dem lokalen Magnetfeld . ^{[ 1 ]} Dies ist eine gängige Messgröße und ein häufig diskutiertes Thema bei der Untersuchung der Magnetosphäre , magnetischer Spiegel , bikonischer Spitzen und Polywells . ^{[ 1 ]}

Üblicherweise beschreibt man die Bewegungsrichtung eines Teilchens anhand seines Pitchwinkels. Ein Pitchwinkel von 0 Grad beschreibt ein Teilchen, dessen Bewegung parallel zum lokalen Magnetfeld verläuft . Auf der Nordhalbkugel würde sich dieses Teilchen zur Erde hin bewegen (und auf der Südhalbkugel in die entgegengesetzte Richtung ). Ein Pitchwinkel von 90 Grad beschreibt ein Teilchen, dessen Bewegung das Magnetfeld lokal spiegelt.

Der äquatoriale Pitchwinkel eines Teilchens ist der Pitchwinkel des Teilchens am geomagnetischen Äquator der Erde. Dieser Winkel definiert den Verlustkegel des Teilchens. Der Verlustkegel umfasst alle Winkel, bei denen das Teilchen auf die Atmosphäre trifft und nicht länger von der Magnetosphäre eingefangen wird, während Teilchen mit Pitchwinkeln außerhalb des Verlustkegels reflektiert werden und weiterhin eingefangen bleiben.

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

Hierbei ist der äquatoriale Pitchwinkel des Teilchens, die äquatoriale Magnetfeldstärke an der Erdoberfläche und die Feldstärke am Spiegelpunkt. Beachten Sie, dass dies unabhängig von Ladung, Masse oder kinetischer Energie ist. ${\displaystyle \alpha _{0}}$${\displaystyle B_{0}}$${\displaystyle B_{m}}$

Dies liegt an der Invarianz des magnetischen Moments . Im Reflexionspunkt hat das Teilchen eine Parallelgeschwindigkeit von null bzw. einen Pitchwinkel von 90 Grad. Folglich ${\displaystyle \mu }$

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

• Adiabatische Invariante
• Magnetspiegel

• Oulu Weltraumphysik-Lehrbuch
• IMAGE-Missionsglossar ( Archiviert am 27.09.2011 im Internet Archive)