26.07.2013

Загадка радиационного пояса Земли решена

Два концентрических круга высокоскоростных частиц, что окружают Землю, наконец-то выдали нам секреты своего происхождения — всего через 55 лет после их открытия.

Два зонда НАСА обнаружили свидетельства того, что так называемые пояса Ван Аллена не просто собирают частицы, принесённые откуда-то извне, а разгоняют их, придавая им в конечном счёте значительно большую энергию, чем эти частицы имели изначально.

Напомним: после открытия поясов в 1950-х, когда рукотворные аппараты землян впервые смогли надолго выйти в космос, считалось, что электроны поясов происходят из дальних уголков магнитосферы Земли. Предполагалось, что, попадая в неё, частицы дрейфуют ближе и захватываются сильным магнитным полем, где ускоряются и образуют широко известные кольцеподобные структуры самих поясов.

Однако такой механизм дозволяет поясам лишь сравнительно медленно изменяться на протяжении дней и недель, и к 1990-м стало ясно, что на практике пояса Ван Аллена по энергии и плотности частиц трансформируются куда быстрее. Тогда начала поднимать голову альтернативная теория происхождения электронов в поясах: электрические поля внутри поясов отрывают электроны от блуждающих в космическом пространстве атомов и ускоряют их до околосветовых скоростей. В принципе, такие процессы могут изменить параметры поясов за время от нескольких секунд до нескольких часов (спутниковые наблюдения 90-х показывали именно такую скорость). Поэтому теория казалась логичной, хотя тогда исчерпывающих наблюдений поясов ещё не было и раздавались голоса, что, возможно, спутники зафиксировали лишь какие-то местные аномалии.

В 2012 году НАСА запустило пару зондов, специально предназначенных для изучения поясов, и их работа дала ожидаемые плоды: в прошлом октябре менее чем за 12 часов плотность электронов в одном из слоёв пояса выросла в тысячу раз.

Итак, вторая теория подтверждена командой во главе с Джеффри Ривсом (Geoffrey Reeves) из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) — в том смысле, что теперь совершенно точно ясно: электроны получают свои огромные скорости «на месте», прямо в поясах Ван Аллена, а не приходят в них со столь высокими энергиями из межпланетного пространства. А отсюда не вполне верно представление о том, что радиационные пояса только «защищают» землю от потока космических частиц; фактически значительная доля частиц с высокими энергиями становится такой как раз в «защитном поясе». Как отмечают исследователи, если это происходит в сердце земных поясов такого типа, то с высокой вероятностью нечто подобное случается и в радиационных поясах вокруг Юпитера, Сатурна и даже планет других звёздных систем. А может, и звёзд с сильным магнитным полем и высоким уровнем рентгеновского излучения...

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Александр Березин

Источники:

1. compulenta.computerra.ru