Радиационный ореол Земли

Солнечная система – это не только планеты, астероиды, кометы, это еще и межпланетное пространство, которое далеко не пустота! В космосе развертываются сложные разнообразные процессы, протекающие на больших высотах, в которых важную роль играет радиационный ореол Земли.

В космосе развертываются сложные разнообразные процессы, протекающие на больших высотах, в которых важную роль играет радиационный ореол Земли

Из глубин Вселенной к Земле приходят космические лучи – ядра атомов водорода, гелия и других химических элементов. Взаимодействуя с ядрами атомов воздуха, до поверхности Земли они практически не доходят. Это взаимодействие осуществляется главным образом в тропосфере, приземном слое воздуха толщиной около 15–20 км, в котором сосредоточено примерно четыре пятых всей массы атмосферы Земли. Казалось бы, с увеличением высоты интенсивность космического излучения должна оставаться постоянной, но, результаты наблюдений подтвердили рост интенсивности космического излучения с высотой. Кроме этого, была обнаружена зависимость интенсивности от географической широты. Все потому, что существует, так называемый, радиационный ореол Земли. Это своеобразный ореол заряженных частиц, состоящих из двух радиационных зон – внутренней и внешней, границы которых могут изменяться в зависимости от физических условий, а все околоземное космическое пространство сплошь заполнено частицами разных "сортов", обладающих различными зарядами и энергиями.

Радиационный ореол Земли тесно связан с магнетизмом Земли. Расчеты показывают, что заряженные частицы зон движутся вдоль магнитных силовых линий земного магнитного поля от одного магнитного полюса к другому. По мере приближения к полюсу магнитные силовые линии, которые все сходятся в этой точке, сближаются друг с другом и "сгущаются", движение частиц замедляется, и, в конце концов, они начинают перемещаться в обратном направлении. У противоположного полюса повторяется то же самое и частицы вновь поворачивают обратно. Это своеобразная "магнитная ловушка" для заряженных частиц. Заряженные частицы в магнитной ловушке могут испытывать соударения с частицами окружающей среды, постепенно теряя свою энергию и "выбывают из игры".

Для того чтобы заряженная частица могла проникнуть в радиационный ореол Земли на достаточно близкое расстояние к ее поверхности, она должна преодолеть магнитное поле нашей планеты. Совершить это способны лишь частицы, обладающие большой энергией. Но такие частицы свободно пронизывают насквозь радиационные пояса и не могут быть захвачены магнитной ловушкой. Получается парадокс: чтобы попасть в состав радиационной зоны, электрон или протон должны двигаться с малой скоростью, обеспечивающей возможность захвата. Но такие частицы будут отброшены назад земным магнитным полем.

Каким же образом возникает радиационный ореол Земли? На первых порах предполагалось, что поставщиками частиц для радиационного ореола Земли являются нейтроны, которые образуются в земной атмосфере в результате ее бомбардировки космическими лучами. Однако многолетние наблюдения и исследования привели ученых к мысли, что мощность космических лучей слишком невелика, чтобы считать их главной причиной возникновения радиационного ореола Земли. Распад нейтронов действительно имеет место, но не он является главным поставщиком частиц для радиационного ореола Земли.

В настоящее время можно считать установленным, что преобладающая масса частиц радиационного ореола Земли попадает в магнитную ловушку из солнечного ветра. При взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли могут происходить нарушения земного магнитного поля. Создается нечто вроде своеобразных каналов для поступления заряженных частиц внутрь магнитной ловушки. Происходящее при этом "высыпание" заряженных частиц в атмосферу вызывает одно из красивейших явлений природы – полярные сияния.

Однако механизм этого явления пока не ясен. Так, например, измерения показывают, что энергия солнечного ветра почти не меняется. Между тем, энергия полярных сияний изменяется в десятки тысяч раз.

Интерес к радиационному ореолу Земли объясняется еще одним обстоятельством. Весьма вероятно, что радиационный ореол Земли представляют собой важное передаточное звено в механизме воздействия солнечной активности на геофизические явления.

Инструменты