Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


КОСМОС
Открытия в области изучения космоса: околоземное пространство, физика атмосферы Земли



Научное открытие: "Внешний радиационный пояс Земли".

Формула открытия: "Установлено, что в области пространства, где расположены силовые линии магнитного поля, пересекающие поверхность Земли, между 50° и 65° геомагнитной широты находится радиационная зона (названная впоследствии внешним радиационным поясом), состоящая из захваченных магнитным полем интенсивных потоков электронов с энергией от сотен до тысяч килоэлектронвольт".
Авторы: С. Н. Вернов, А. Е. Чудаков, П. В. Вакулов, Е. В. Горчаков, Ю. И. Логачев.
Номер и дата приоритета: № 23, июль 1958 г.


Описание открытия.
Ученые Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ академик С. Н. Вернов, член-корреспондент АН СССР А. Е. Чудаков, кандидаты физико-математических наук П. В. Вакулов, Е. В. Горчаков и Ю. И. Логачев открыли и объяснили явление образования внешнего радиационного пояса Земли. Они обнаружили ранее неизвестное в околоземном космическом пространстве постоянное присутствие интенсивных потоков энергичных электронов, захваченных геомагнитным полем. В соответствии с законами движения заряженных частиц в магнитном поле эти электроны совершают колебания от одного земного полушария к другому и дрейфуют вокруг Земли по долготе. Область существования таких электронов ограничена силовыми линиями геомагнитного поля, удаленными от центра Земли в плоскости экватора на два с половиной - шесть земных радиусов.

Обнаруженное явление было подтверждено экспериментально при полете третьего советского искусственного спутника Земли в мае 1958 г. В дальнейшем внешний радиационный пояс регистрировался всеми советскими и американскими космическими аппаратами, пересекавшими область существования энергичных электронов.

Внешний радиационный пояс Земли существует в состоянии некоторого динамического равновесия: потери частиц компенсируются постоянным пополнением за счет частиц солнечного ветра и процессов ускорения, присущих геомагнитной ловушке. Очень интересные результаты были получены при полетах искусственных спутников Земли серий "Электрон", "Молния" и "Космос", пересекавших радиационные пояса Земли на разных высотах и широтах. Исследования, проводимые при полетах, показали существование механизмов заброса частиц в глубокие слои магнитосферы и резонансного ускорения частиц во время магнитных бурь, возникающих при возмущениях в межпланетном пространстве, связанных с солнечной активностью. Теория этих явлений дана советскими учеными, сотрудниками Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ, докторами физико-математических наук Б. А. Тверским и В. П. Шабанским.

Открытие явления образования внешнего радиационного пояса Земли имеет большое научное и практическое значение. Внешний радиационный пояс Земли непосредственно взаимодействует с межпланетной средой и оказывает воздействие на верхние слои атмосферы. Многие геофизические явления тесно связаны с поведением заряженных частиц внешнего радиационного пояса. Так, при магнитных бурях наблюдаются сброс частиц из радиационных поясов и полярные сияния. Заметное воздействие на характеристики внешнего радиационного пояса Земли оказывает Солнце. С изменением солнечной активности положение и интенсивность движения элементарных частиц во внешнем радиационном поясе изменяются.

Механизм воздействия активных процессов на Солнце на различные явления на Земле, в том числе и на явления в атмосфере Земли, т. е. на погоду, до настоящего времени не вполне ясен. Внешний радиационный пояс играет известную роль в процессе передачи возмущений от солнечного ветра к ионосфере Земли и ниже. Дальнейшее изучение областей магнитосферы Земли, заполненных частицами внешнего радиационного пояса, может дать ответ на многие вопросы, имеющие важное значение как с чисто научной, так и с практической точки зрения.

Наша планета окружена ореолом заряженных частиц, состоящим из двух радиационных зон - внутренней и внешней. На первых порах казалось, что внутренний и внешний радиационные пояса существуют обособленно друг от друга и их границы нигде не пересекаются. Однако уже к середине 1965 г. в результате многочисленных наблюдений, проведенных с помощью спутников серий "Космос" и "Электрон", космических станций "Марс-1", "Луна-4" и "Зонд-1" и космических кораблей "Восток" и "Восход", стало ясно, что все околоземное космическое пространство сплошь заполнено частицами разных сортов, обладающими различными зарядами и энергиями.

Сначала считалось, что основную долю частиц внутреннего радиационного пояса Земли составляют протоны (ядра атомов водорода) высоких энергий. Однако дополнительные наблюдения показали, что здесь преобладают электроны небольших энергий.
Количество частиц в плоскости геомагнитного экватора на расстоянии от трех до семи земных радиусов от центра планеты, т. е. на высоте приблизительно от 12 тыс. до 36 тыс. км от поверхности Земли, непостоянно: оно меняется в зависимости от уровня солнечной активности и состояния земного магнитного поля.

Радиационный ореол нашей планеты тесно связан с земным магнетизмом. Расчеты показывают, что вблизи Земли существует своеобразная магнитная ловушка для заряженных частиц. Для того чтобы заряженная частица могла проникнуть близко к поверхности Земли и попасть во внутреннюю радиационную зону, она должна пройти сквозь своеобразный барьер - магнитное поле нашей планеты. Преодолеть его могут лишь частицы, обладающие большой энергией.
Каким же образом возникают радиационные зоны? Установлено, что преобладающая масса частиц радиационных зон попадает в магнитную ловушку Земли из потоков заряженных частиц, низвергающихся с поверхности Солнца со скоростью от 100 до 1000 км/с.

В околоземном космическом пространстве на расстоянии около 36 тыс. км от поверхности Земли существует не только магнитное, но и электрическое поле. Оно возникает благодаря движению частиц ионосферы по отношению к магнитным силовым линиям Земли, Спутники "Интеркосмос-3, -5, -13, -14" внесли заметный вклад в познание процессов, протекающих в радиационных поясах и магнитосфере, механизмов возникновения электромагнитных излучений, их основных характеристик и закономерностей распространения.





Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МАТЕМАТИКА
Сайт создан в системе uCoz