Радиационный пояс Земли
Радиационный пояс Земли
Радиационный пояс Земли
Аркадий Моисеевич Гальпер, Московский инженерно-физический институт
1. Введение
Область ближайшего околоземного космического пространства в виде кольца, окружающего Землю, в которой сосредоточены огромные потоки протонов и электронов, захваченных дипольным магнитным полем Земли, получила название радиационного пояса Земли (РПЗ). За рубежом ее обычно называют поясом Ван-Аллена. РПЗ был открыт американскими и советскими учеными в 1957-1958 годах [1],[2]. С тех пор в космосе было проведено огромное количество экспериментов, позволивших изучить основные свойства и особенности РПЗ. Радиационные пояса наподобие земного существуют у планет, обладающих магнитным полем и атмосферой. Благодаря американским межпланетным кораблям они были обнаружены у Юпитера, Сатурна и Марса?
Что же такое РПЗ? Качественно это можно объяснить следующим образом. Дипольное магнитное поле Земли - это набор вложенных друг в друга магнитных оболочек. Его структура напоминает луковицу или кочан капусты. Магнитную оболочку можно определить как замкнутую поверхность, сотканную из магнитных силовых линий. Чем ближе оболочка к центру диполя, тем больше напряженность магнитного поля и импульс, необходимый заряженной частице, чтобы проникнуть извне к этой оболочке. Таким образом, N-я оболочка характеризуется импульсом частицы PN . Если же начальный импульс частицы меньше, чем PN , то магнитное поле ее отразит и частица вернется в космическое пространство. Если же эта частица каким-то образом окажется на N-й оболочке, то покинуть ее она уже не сможет. Такая захваченная частица останется в ловушке, пока не рассеется или не потеряет энергию при столкновении с остаточной атмосферой.
2. Общее описание РПЗ
2.1. Магнитное поле Земли
Магнитное поле Земли - диполь, ось которого составляет
с осью вращения Земли угол 11°, не проходит через геометрический центр вращения
Земли, а сдвинута на 342 км в сторону, противоположную восточной оконечности
Бразилии. Полярность магнитного поля Земли противоположна географической.
Северный магнитный полюс расположен на юге, в Антарктиде, а Южный - на севере,
в Канаде. Так, Москва, расположенная на 56° северной географической широты,
имеет южную магнитную широту 51°. Магнитный момент Земли M = 8,1 
1025
Гс см3,
и средняя напряженность магнитного поля на поверхности Земли составляет ~ 0,4
Гс. Общепризнанной теории происхождения магнитного поля Земли до сих пор нет.
Среди имеющихся гипотез наиболее правдоподобны две: поле вызвано вращающимся
железным ядром Земли или гигантским электрическим током, опоясывающим Землю на
большом расстоянии от центра Земли.
Наклон и смещение оси диполя по отношению к оси вращения, а также величина магнитного момента определяют лишь общую картину магнитного поля Земли. На малых расстояниях от Земли поле несколько искажается под влиянием магнитных аномалий: Бразильской, Южноатлантической, Северной и др. На расстояниях же более 6-7 радиусов Земли оно существенно искажено солнечным ветром (магнитным полем, вмороженным в плазму солнечного ветра). На рис. 1 представлена картина пространства, занимаемого магнитным полем Земли и называемого магнитосферой.
Магнитосфера сильно сплюснута со стороны Солнца и очень вытянута с противоположной (то есть ночной). “Хвост” земной магнитосферы простирается до траектории Луны. Именно в вытянутой части магнитосферы иногда случаются разрывы магнитных силовых линий, и через них солнечный ветер прорывается внутрь магнитосферы.
|
Реклама
Мнение авторов может не совпадать с мнением редакции сайта
Перепечатка материалов без ссылки на наш сайт запрещена |