Разгадана тайна поясов Ван Аллена

Стартапы 1 год назад | Сергей 190
Разгадана тайна поясов Ван Аллена

Спустя 55 лет после открытия раскрыта тайна происхождения двух концентрических колец из высокоскоростных частиц, которые окружают Землю. Две исследовательские ракеты НАСА обнаружили доказательства того, что пояса Ван Аллена, известные как кольца, отвечают за ускорение частиц, а не за сбор частицвысокой энергии, которые появились где-то в другом месте. Учёные-исследователи космоса считают, что их последнее открытие может также распространяться на кольца, ещё более сильные энергетически, вокруг Сатурна и Юпитера, а также на излучения высокой энергии, связанные с мирами за пределами Солнечной системы и на некоторые звёзды, которые схожи по структуре с Солнцем.

В 1958 году учёный Джеймс Ван Аллен вместе со своими коллегами обнаружил два радиационных поля вокруг Земли с помощью приборов на борту первых космических кораблей США. Эти поля впоследствии стали носить его имя. В течение нескольких лет после этого открытия исследователи предполагали, что электроны этих колец появлялись из далёких течений магнитосферы Земли, которая является «пузырём», где доминирует магнитное поле. Учёные считали, что частицы, передвигаясь вблизи Земли и собираясь в магнитные поля, затем ускоряли своё движение, преобразовываясь уже в целые кольца.

Но этот тип процесса ускорения занимает несколько дней или даже недель, и эта гипотеза лучше всего подходит под описание радиационных поясов, которые меняются лишь постепенно с течением времени. В 1990-х годах спутники стали показывать, что энергия и плотность поясов Ван Аллена меняется гораздо быстрее. В результате развилась конкурирующая теория происхождения электронов в поясах: заряженные частицы не прилетают издалека, а появляются локально, когда электрические поля в поясах «вырывают» электроны из блуждающих атомов и придают этим электронам ускорение, равное почти скорости света. Этот процесс может привести к изменению плотности и энергии поясов в пределе от нескольких секунд до нескольких часов, что соответствует реальности уже больше, чем предыдущая теория.

Тем не менее, наблюдения со спутника были слишком скудные, и не было технических средств, чтобы изучить меняющиеся свойства этих поясов в разных местах, что, конечно, необходимо для исследования двух предполагаемых механизмов ускорения — рассказывает Харлан Спенс (Harlan Spence) из Университета штата Нью-Хэмпшир в Дареме, соавтор исследования. Который кстати собирался пригласить артиста на годовщину своей свадьбы.

Однако в августе 2012 пробел в знаниях был резко сокращён. НАСА запустило два идентичных спутника, которые исследуют пояса с разных мест и углов обзора. В начале октября, через неделю после солнечной бури, внешний пояс потерял большую часть своих электронов, два спутника зафиксировали скачок, при котором плотность уменьшилась почти в 1000 раз менее чем за 12 часов. Спенс говорит, что обзор с противоположных сторон ловит изменения электрических полей внутри пояса, ускоряющего электроны.

«Благодаря этому исследованию нам удалось по-настоящему понять различие между ускорениями этих частиц» -, говорит Спенс. «Радиационные пояса были первым открытием с начала исследования космоса. Очень будоражит возможность заглянуть в самое сердце этого процесса».

Данные исследования «ясно показывают, что существенное ускорение частиц может происходить локально в центре радиационных поясов», — комментирует физик Дэвид МакКомас (David McComas) из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио (штат Техас, США), не принимавший участия в исследовании.

Спенс предполагает, что частота некоторых из электромагнитных волн в поясе соответствует частоте, по которой электроны движутся вокруг локального магнитного поля, и что электроны движутся синхронно, что позволяет легко увеличивать скорость заряженных частиц.

Местное ускорение энергичных частиц является общим физическим процессом, отмечает Маккомас, поэтому «если это ускорение происходит в самом сердце поясов Ван Аллена, оно, вероятно, также способствует более интенсивной радиации поясов вокруг Юпитера и Сатурна и даже на планетах вокруг намагниченных звёзд за пределами Солнечной системы». Спенс также добавляет, что звёзды, излучающие высокий уровень радиации и имеющие магнитные поля, у которых форма как у поля Земли (которые, по сути, являются большой магнитной пластиной), могут обладать аналогичным процессом ускорения.

Похожие статьи

/razgadana-tajna-poyasov-van-allena/Карта