В магнитном поле электрон движется по винтовой траектории с осью на магнитной силовой линии. При этом он испытывает ускорение, что приводит к излучению. Механизм излучения заряженной частицы в магнитном поле называют в общем случае магнитотормозным Излучение нерелятивистской частицы (E << mc2), обычно называют циклотронным, для релятивистских частиц – синхротронным. Рассмотрим эти два предельных случая.

Частота дипольного излучения нерелятивистского электрона равна его ларморовской частоте вращения в магнитном поле с напряженностью H:

Для чисто кругового движения (когда скорость электрона вдоль поля равна нулю) радиус орбиты электрона

При v << c всегда  Излучение можно рассматривать как излучение двух взаимно перпендикулярных гармонических осцилляторов, сдвинутых друг относительно друга по фазе на ½p, или как излучение электрического диполя с моментом , вращающегося вокруг силовой линии с частотой wH. Средняя за период интенсивность циклотронного излучения

где a – угол между направлением магнитного поля и волновым вектором . Излучение происходит на частотах вблизи wH. Более подробная теория [15, 18] показывает, что излучение также имеет место и на гармониках гирочастоты, то есть на частотах

w = swH,

где s = 2, 3,… Интенсивность излучения быстро спадает с увеличением номера гармоники s. Таким образом, спектр циклотронного излучения состоит из дискретных спектральных линий на гирочастоте и на ее гармониках.

Циклотронный мазер. При некоторых условиях в замагниченной плазме возможен эффект усиления магнитотормозного излучения. Примером этого является случай потоковой неустойчивости, когда заряженные частицы имеют распределение по скоростям вида

где Ts, Ns и m – температура, концентрация и масса частиц в потоке. Распределение (2.36) отличается от максвелловского распределения наличием слагаемого  в экспоненте. В случае параллельности  коэффициент поглощения на частоте n будет

а интенсивность излучения

Если njbscosa > 1, коэффициент поглощения становится отрицательным, а система поток–плазма начинает усиливать излучение. Частицы в потоке начинают излучать когерентно, то есть в фазе, и складываются амплитуды (а не интенсивности) волн, генерируемых отдельными частицами. Имеет место мазерный эффект.

Механизм мазерного усиления в замагниченной плазме применяется для объяснения высоких яркостных температур в ряде астрофизических объектов, где присутствует сильное магнитное поле и потоки частиц. Прежде всего, это солнечное радиоизлучение (шумовые бури I типа), спорадическое излучение Юпитера (Tb до 1015 K), радиоизлучение магнитосферы Земли на километровых волнах (Tb до 1017 K), пульсары, вспыхивающие звезды (типа UV Cet) и тесные двойные системы (типа RS CVn).