5.4. ГРАНИЦА МЕЖДУ ДВИЖЕНИЯМИ, ОБУСЛОВЛЕННЫМИ ГРАВИТАЦИОННЫМИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ СИЛАМИ

Мы видели, что из-за наличия электрического заряда очень малые частицы могут составлять часть плазмы, тогда как большие частицы движутся под действием гравитационных сил. Границу между этими двумя типами движений можно определить путем сравнения кеплеровского периода Тк орбитального движения частицы с периодом ее вращения по спирали в намагниченной плазме

Если частица представляет собой сферу радиуса плотности 0, обладающую электростатическим потенциалом V (в электростатических единицах), то имеем и

Разрешая уравнение (5.4.2) относительно получаем

Чтобы оценить предельное значение радиуса частицы при котором становится сравнимым с Тк, примем (современное магнитное поле в межпланетном пространстве), (обычная плотность для межпланетных частиц) и с (1 год); получим

Этот предельный радиус соответствует предельной массе частицы Если то период вращения по спирали мал по сравнению с кеплеровским периодом и частица является частью плазмы. При частица движется по кеплеровской орбите, только слегка возмущаемой плазменными эффектами.

Очень вероятно, что в гетегонную эру величина В могла быть в раз больше; этому соответствует увеличение до см и до . С другой стороны, для плазмы, в которой формируются потоки частиц относительно планеты, может быть, например, в 100 раз меньше и, следовательно, см, Таким образом, переход от преобладания электромагнитных сил к преобладанию гравитационных может происходить при любой массе частиц в диапазоне в зависимости от того, какая космическая среда рассматривается. В наших числовых примерах мы принимали электростатический потенциал частицы в несколько вольт. Это обычная величина для заряженного твердого тела в плазме в лабораторных условиях. Однако космическая плазма, как правило, содержит частицы высокой энергии (например, в радиационных поясах Земли и космических лучах). Известно, что космический аппарат часто приобретает потенциал порядка нескольких тысяч вольт под действием заряда, полученного при ударе частиц высоких энергий [156]. Это особенно отчетливо выражено в случае, когда часть поверхности состоит из электроизоляционных материалов. Весьма вероятно, что частицы, которые мы рассматриваем, должны были вести себя сходным образом при гетегонных условиях. Это увеличило бы значение на порядок, а предельную массу — в 1000 раз. Поскольку частица может приобретать заряд в условиях неустойчивости, может часто и быстро изменяться.