Радијациона појас на Ван Ален

Земјиниот зрачен појас (RPG), или појасот на Ван Аллен, е регион од најблискиот космички простор во близина на нашата планета, која има форма на прстен во кој има огромни струи на електрони и протони. Земјата ги задржува со помош на диполно магнетно поле.

Дискавери

RPG беше откриена во 1957-58. Научниците од САД и СССР. "Explorer-1" (на сликата подолу), првиот американски вселенски сателит, започнат во 1958 година, обезбеди многу важни податоци. Поради вградениот експеримент спроведен од страна на Американците на површината на Земјата (на надморска височина од околу 1000 км), беше пронајден зрачен раб (внатрешен). Подоцна, на надморска височина од околу 20.000 km, била откриена втората таква зона. Не постои јасна граница меѓу внатрешниот и надворешниот појас - првиот постепено поминува во вториот. Овие две зони на радиоактивност се разликуваат во степенот на полнење на честичките и нивниот состав.

Овие области станаа познати како појаси на Ван Ален. Џејмс ван Ален е физичар чиј експеримент помогна да ги открие. Научниците открија дека овие ремени се состојат од сончев ветер и наелектризирани честички на космичките зраци, кои се привлечени од Земјата со своето магнетно поле. Секој од нив формира тора околу нашата планета (фигура што личи на крофна во форма).

Во просторот уште од тоа време, беа спроведени многу експерименти. Тие ни дозволија да ги испитаме главните карактеристики и својства на RPG. Не само нашата планета има зраци. Тие се наоѓаат и во други небесни тела, кои имаат атмосфера и магнетно поле. Откриен зрачен појас на Ван Ален, благодарение на меѓупланетарните бродови на САД од Марс. Покрај тоа, Американците го најдоа во Сатурн и Јупитер.

Диполно магнетно поле

Нашата планета има не само дел од Ван Ален, туку и диполно магнетно поле. Тоа е збир на магнетни школки вгнездени еден во друг. Структурата на ова поле наликува на главата на зелка или на кромид. Магнетна обвивка може да се замисли како ткаена површина која е вткаена од моќните магнетни линии. Поблиску школка е до центарот на дипол, толку е поголем интензитетот на магнетното поле. Покрај тоа, импулсот што е потребен за наелектризирана честичка да го пробие од надвор, исто така, се зголемува.

Така, N-та школка има импулс на честички P _n . Во случај кога почетниот импулс на честичката не го надминува P _n , го одразува магнетното поле. Честичката потоа се враќа во вселената. Сепак, исто така се случува дека е на N-та школка. Во овој случај, таа повеќе не може да ја напушти. Зафатената честичка ќе биде заробена додека не се дисипира или, по судир со остаточната атмосфера, не губи енергија.

Во магнетното поле на нашата планета, истата школка е на различно растојание од површината на Земјата на различни должини. Ова се должи на несогласувањето на оската на магнетното поле со оската на ротација на планетата. Овој ефект е најмногу забележлив во однос на бразилската магнетна аномалија. Во оваа област, магнетните линии на сила се спуштаат, а заробените честички што се движат по нив може да бидат под 100 км надморска височина, што значи дека тие умираат во атмосферата на Земјата.

Составот на RPG

Внатре во ременот за зрачење, дистрибуцијата на протони и електрони не е иста. Првите се во нејзиниот внатрешен дел, а вториот - во надворешниот дел. Затоа, во рана фаза на истражувањето, научниците верувале дека постојат надворешни (електронски) и внатрешни (протонски) зраци на радијација на Земјата. Во моментов, ова мислење е ирелевантно.

Најзначајниот механизам за создавање на појасите за полнење на Ван Аллен е распаѓањето на неутроните на албедо. Треба да се забележи дека неутроните се создаваат кога атмосферата се поврзува со космичкото зрачење. Протокот на овие честички кои се движат во правец од нашата планета (неутрони на албедо) минуваат низ магнетното поле на Земјата непречено. Сепак, тие се нестабилни и лесно се распаѓаат во електрони, протони и електронски антиневринози. Јадрата на радиоактивни албедо, кои имаат висока енергија, распаѓање во зоната на снимање. Така појасот на Ван Ален се надополнува со позитрони и електрони.

RPG и магнетни бури

Кога почнуваат силни магнетни бури, овие честички не се само забрзани, тие го напуштаат радиоактивниот појас на Ван Ален, добивајќи доволно спиење од него. Поентата е дека ако конфигурацијата на магнетното поле се промени, точките на огледалото може да се потопуваат во атмосферата. Во овој случај, честичките, губејќи ја енергијата (загуби од јонизација, расејување) ги менуваат аглите на теренот, а потоа умираат, достигнувајќи ги горните слоеви на магнетосферата.

RPG и аурора бореалис

Радијалниот појас на Ван Ален е опкружен со плазма слој, кој е заробен струи на протони (јони) и електрони. Една од причините за таквиот феномен како северниот (поларниот) зрачен е дека честичките излегуваат од плазма слојот, а исто така делумно од надворешната RPG. Северните светла е зрачење на атмосферските атоми, кои се возбудени поради судир со честички кои се излеале од ременот.

Студија за RPG

Речиси сите основни резултати од студиите на такви формации како зраци за радијација беа добиени приближно во 1960-тите и 1970-тите години. Неодамнешните набљудувања со помош на орбитални станици, меѓупланетарни бродови и најновата научна опрема им овозможија на научниците да извлечат многу важни нови информации. Појасите на Ван Ален околу Земјата и понатаму се изучуваат во нашево време. Накусо, ќе разговараме за најважните достигнувања во оваа област.

Податоците добиени од "Салют-6"

Истражувачите од MEPhI во почетокот на 80-тите години на минатиот век го испитуваа протокот на електрони со високо ниво на енергија во непосредна близина на нашата планета. За да го направат ова, тие ја користеа опремата што беше на орбиталната станица Салиут-6. Тоа им овозможи на научниците ефикасно да ги изолираат тековите на позитроните и електроните чија енергија надминува 40 MeV. Орбитата на станицата (наклон 52 °, надморска височина од 350-400 км) помина главно под зракот на радијација на нашата планета. Сепак, се уште го допре својот внатрешен дел од бразилската магнетна аномалија. На пресекот на овој регион се пронајдени стационарни текови кои се состојат од високо-енергетски електрони. Во RPG, пред овој експеримент, биле забележани само електрони чија енергија не надминувала 5 MeV.

Податоците за вештачките сателити на "Метеор-3"

Истражувачите од MEPhI спроведоа понатамошни мерења на вештачките сателити на нашата планета "Метеор-3", во која висината на кружните орбити изнесува 800 и 1200 км. Овој пат уредот длабоко навлезе во RPG. Тој ги потврди резултатите добиени порано во станицата "Сајуут-6". Тогаш истражувачите добија уште еден важен резултат, користејќи ги магнетните спектрометри инсталирани во Мир и Сајуут-7 станици. Беше докажано дека претходно откриениот стабилен појас се состои исклучиво од електрони (без позитрони), чија енергија е многу висока (до 200 MeV).

Откривањето на стационарниот појас на јадрото на CNO

Група истражувачи од Институтот за нуклеарна физика на Московскиот државен универзитет во доцните 1980-ти и раните 1990-ти години спроведоа експеримент со цел проучување на јадрата кои се наоѓаат во најблискиот космички простор. Овие мерења беа спроведени со помош на пропорционални комори и нуклеарни емулзии. Тие беа спроведени на сателитот на серијата Космос. Научниците откриле присуство на нуклеарни флуксии во вселената, во кои орбитата на вештачки сателит (наклон 52 °, надморска височина од 400-500 км) ја преминала бразилската аномалија.

Како што покажаа анализата, овие јадра, чија енергија достигна неколку десетици MeV / нуклони, немаа галактичко, албедиско или сончево потекло, бидејќи тие не можеа да навлезат во магнетосферата на нашата планета со таква енергија. Затоа научниците откриле аномална компонента на космичките зраци зафатени со магнетно поле.

Атомите со ниска енергија во меѓуѕвездената материја можат да продрат во хелиосферата. Потоа, ултравиолетовото зрачење на Сонцето ги јонизира еднаш или двапати. Добиените наелектризирани честички се забрзуваат на фронтовите на сончевиот ветер, достигнувајќи неколку десетици MeV / нуклони. Потоа тие навлезат во магнетосферата, во која се заробени и целосно јонизирани.

Квазистиционален појас на протони и електрони

На Сонцето на 22 март 1991 година се случи силен блиц, придружен со исфрлање на огромна маса на сончева материја. До 24 март ја достигна магнетосферата и ја промени својата надворешна област. Честички на сончевиот ветер, кој имаше голема енергија, пукна во магнетосферата. Тие стигнаа до областа во која тогаш беше КРЕС, американски сателит. Инсталирани на него, уредите забележаа нагло зголемување на протоните, чија енергија изнесуваше од 20 до 110 MeV, како и моќни електрони (околу 15 MeV). Ова укажа на појавата на нов појас. Прво, еден квази-стационарен појас бил забележан на голем број вселенски летала. Сепак, само на станицата Мир се изучуваше во текот на целиот животен век, што е околу две години.

Патем, во 60-тите години на минатиот век, како резултат на експлозијата на нуклеарни уреди во вселената, се појави квази-стационарен појас кој се состои од електрони со мали енергии. Тоа траеше околу 10 години. Дезинтегрирани се фрагменти од радиоактивна фисија, што беше извор на наелектризирани честички.

Дали има RPG на Месечината

Сателитот на нашата планета нема радијален појас на Ван Ален. Покрај тоа, тој нема заштитна атмосфера. Површината на Месечината е отворена за сончеви ветрови. Силниот сончев блесок, ако се случил за време на лунарната експедиција, ќе ги запали и астронаутите и капсулите, бидејќи ќе биде ослободен огромен зрачен флукс, што е фатално.

Дали е можно да се заштитиме од космичкото зрачење?

Ова прашање е од интерес за научниците многу години. Во мали дози, зрачењето, како што знаеме, практично не влијае на состојбата на нашето здравје. Сепак, безбедно е само кога не надминува одреден праг. Дали знаете кое ниво на радијација надвор од појасот Ван Ален е на површината на нашата планета? Обично содржината на честички на радон и ториум не надминува 100 Bq по 1 m ³ . Во RPG, овие показатели се многу повисоки.

Несомнено, зрачењето на Земјата на Ван Аллен е многу опасно за луѓето. Нивното влијание врз телото е проучено од страна на многу истражувачи. Советските научници во 1963 година му рекоа на Бернард Лоул, познат британски астроном, дека не ги знаат средствата за заштита на лице од ефектите на зрачење во вселената. Ова значеше дека дури и дебели ѕидови на советскиот апарат не можеа да се справат со тоа. Како се користи тенкиот метал во капсулите на Американците, речиси како фолија, способен да ги заштити астронаутите?

Според НАСА уверувањата, тој пратил астронаути на Месечината само кога не се очекувало епидемиите што организацијата може да ги предвиди. Ова е она што го направи можно да се минимизира опасноста од радијација. Други специјалисти, сепак, велат дека може само грубо да се предвиди датумот на големи емисии.

Појас на Ван Ален и лет до Месечината

Леонов, советски космонаут, во 1966 година сé уште отиде на отворен простор. Сепак, тој беше облечен во дополнителна тешка оловен костум. И во 3 години астронаутите од САД скокнаа на површината на Месечината, и очигледно не беа во тешки костуми. Можеби експертите од НАСА во текот на годините успеале да пронајдат ултралесен материјал кој сигурно ги штити астронаутите од зрачење? Летот до Месечината сѐ уште покренува многу прашања. Еден од главните аргументи на оние кои веруваат дека Американците не слетале на тоа е постоењето на зраци од зрачење.