Дрейфовое приближение

Если на не слишком плотную плазму действуют достаточно сильные внешние поля, то в некотором приближении можно пренебречь внутренними полями, происходящими от взаимодействия частиц. В этом приближении плазму можно рассматривать как систему независимых заряженных частиц, движущихся по своим траекториям в заданных внешних полях. Единственным внутренним полем, которым нельзя пренебрегать, является электрическое поле поляризации, возникающее вследствие разделения зарядов и обеспечивающее квазинейтральность плазмы.

Уравнение движения заряженной частицы в заданных внешних полях имеет вид:

                               ,                                      (1)
где  – равнодействующая всех остальных сил, действующих на частицу.

Уравнение (1) векторное и, несмотря на кажущуюся его простоту, не поддаётся, кроме самых простых случаев, аналитическому решению. Поэтому важное значение в физике плазмы имеет приближённый метод решения уравнения (1), носящий название дрейфового приближения. Этот метод применим, если движение происходит в достаточно сильном внешнем магнитном поле и взаимодействием между частицами можно пренебречь. При таких условиях движение частицы можно разложить на три составляющие:

1)  быстрое циклотронное вращение вокруг силовых линий магнитного поля;

2)  дрейфовое движение центра циклотронной окружности поперёк магнитного поля;

3)  свободное движение вдоль силовой линии, на которое магнитное поле не действует.

Иногда дрейфом называют как вторую, так и третью составляющие.

Если сила  в уравнении (1) отсутствует и магнитное поле однородно, то движение частицы представляет собой сочетание циклотронного вращения и движения вдоль силовой линии. В зависимости от силы  на эту простую картину накладываются различные виды дрейфового движения. Различают пять разновидностей дрейфа:

1)  Электрический дрейф: сила  есть сила постоянного электрического поля.

2) Градиентный дрейф: поле меняется по величине.

3) Центробежный дрейф: поле меняется по направлению.

4) Поляризационный дрейф: в переменном по времени электрическом поле.

5) Дрейф под действием сил неэлектромагнитной природы, например, силы тяжести (гравитационный дрейф).