Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

Физики раскрыли секрет рождения частиц, вызывающих полярные сияния

© JHU/APLЗонды RBSP, предназначенные для изучения радиационных поясов Земли
Зонды RBSP, предназначенные для изучения радиационных поясов Земли

МОСКВА, 13 дек – РИА Новости. Потоки электронов в радиационных поясах Земли возникают в результате взаимодействий космических лучей с атомами в верхних слоях атмосферы планеты, "выбивающими" из них нейтроны, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Зонды RBSP исследуют радиационные пояса Земли
Ученые: радиационный щит Земли оказался разбит на "зебровые полосы"Группа планетологов под руководством Алексея Ухорского из университета Джона Гопкинса в Балтиморе (США) изучила новую порцию данных с зондов RBSP и выяснила, что пояса Ван Аллена похожи по своей структуре на набор из параллельных полос из скоплений электронов.
"Нам впервые удалось зафиксировать рождение этих электронов высокой энергии у внутренней кромки поясов Ван Аллена. Нам удалось решить загадку, над которой физики ломали головы практически шесть десятков лет", — заявил Синьлинь Ли (Xinlin Li) из университета Колорадо в Боулдере (США).

Земля, в отличие от Венеры и ряда других планет Солнечной системы, обладает своим собственным магнитным полем, который вырабатывается в результате движения жидких потоков металла в ее ядре. Это магнитное поле играет роль своеобразного "щита", который отражает космические лучи, заряженные частицы высоких энергий, и защищает Землю от солнечного ветра и выбросов корональной массы на Солнце.

Следами его существования являются так называемые пояса ван Аллена — две области на высотах около 6 тысяч и 60  тысяч километров от поверхности Земли, где находятся большое количество протонов и электронов высоких энергий, "пойманных" магнитным полем Земли и движущихся в своеобразной магнитной ловушке. Их взаимодействие с атмосферой порождает красивые полярные сияния, и, во времена вспышек на Солнце, приводит к появлению радиопомех и прочих проблем технического характера.

Одной из главных загадок поясов Ван Аллена с момента их открытия в 1958 году является то, откуда берутся электроны и протоны высоких энергий, населяющие радиационный щит земли и порождающие вспышки на полюсах планеты. Как отмечает Ли, ученые давно подозревают, что их источником являются космические лучи, сталкивающиеся с атомами в атмосфере, однако однозначных доказательств этого у них не было.

Устройство магнитосферы Земли
Ученые выяснили, как возникает третий радиационный пояс ЗемлиТретий радиационный пояс входит в состав так называемого "радиационного щита" Земли.

Дополнительная проблема заключается в том, что космические лучи, порожденные взрывами сверхновых и активностью пульсаров, "бомбардируют" Землю примерно с одинаковой частотой, тогда как количество и свойства электронов в поясах Ван Аллена может резко меняться с очень большой скоростью. Это заставляет многих исследователей сомневаться в том, что эти электроны возникают в результате распадов нейтронов, которые космические лучи "выбивают" из атомов азота и кислорода.

Для проверки этих идей Ли и его студенты собрали микроспутник CSSWE, оснащенный миниатюрными аналогами детекторов электронов и протонов, которые были разработаны в стенах университета Колорадо для зондов RBSP, запущенных НАСА в августе 2012 года для изучения структуры поясов Ван Аллена.

Видеозапись пролета Juno мимо полюсов Юпитера
Зонд Juno выяснил, что порождает загадочные вспышки на полюсах Юпитера

Этот спутник был запущен на более низкую орбиту, и он изучал не внутренние слои поясов Ван Аллена, а нижнюю кромку его первой части, где, как предположили ученые, должны рождаться электроны и протоны во время столкновений молекул газов и "гостей из космоса".

Подобные столкновения, как объясняют ученые, должны приводить к рождению протонов и электронов в очень узких диапазонах энергий, благодаря чему их можно легко подсчитать и оценить, как часто сталкиваются космические лучи с атмосферными атомами, и понять, какую роль они играют в наполнении поясов Ван Аллена и как они туда попадают.

Схема магнитного щита Земли и того, где происходит разрыв линий магнитного поля
НАСА впервые проследило за тем, как Земля поднимает свой магнитный щитЗонды MMS, выведенные НАСА на орбиту Земли, впервые проследили за тем, как происходят так называемые пересоединения магнитных линий – "короткие замыкания" в магнитном щите планеты.

Как показали эти замеры, подобные электроны действительно возникают в больших количествах на высоте, примерно равной радиусу Земли, а скорость их формирования и их свойства оставались постоянными во всех регионах и на всех высотах. Это говорит в пользу того, что их действительно порождают космические лучи.

Более того, об этом говорит и число электронов, зафиксированных CSSWE – их количество, как отмечают ученые, почти идеально соответствует тому, как много нейтронов должны порождать космические лучи. Все это, соответственно, свидетельствует о том, что почти все электроны, участвующие в рождении полярных сияний, носят действительно "космическое" происхождение.

Рекомендуем
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала