Радіаційні пояси Землі. Поблизу Землі знайшли природний прискорювач елементарних частинок

Американські астрофізики за допомогою супутників Van Allen probes виявили в радіаційних поясах Землі джерело електронів з енергіями близько декількох кілоелектронвольт.

Запущені в 2012 році супутники Van Allen probes виявили в радіаційних поясах Землі електрони з енергією в декілька мегаелектронвольт. Таку енергію частинки могли отримати, рухаючись в електричному полі між двома точками з різницею потенціалів у кілька мільйонів вольт. Про відкриття « зондів Ван Аллена » стало відомо ще наприкінці серпня, але тоді вчені лише обмежилися висновком про те, що природний прискорювач частинок знаходиться саме в самих радіаційних поясах, а не десь за його межами.

На роль джерела часток з такою енергією в кілька мегаелектронвольт могли б зійти плазмові хвилі ( відкриті в 2008 році ) в магнітосфері Землі, але розрахунки показували, що для прискорення частинок плазмовими хвилями вони повинні спочатку мати енергію порядку кілоелектронвольт. Це набагато перевершувало типову для плазми енергію, тому дослідникам було потрібно знайти джерело частинок з меншою, ніж у плазмових хвиль, енергією.

Виявити і дослідити цей « прискорювач » вдалося завдяки тому, що кожен зонд мав спеціальний виносний датчик на шнурі довжиною в 50 метрів. Кожну секунду бортова апаратура проводила понад півтисячі вимірювань напружності поля, які дозволили відновити тривимірну картину розподілу плазми в магнітосфері Землі. Вчені з'ясували, що за хвилину польоту зонди проходили до 7000 паралельних заряджених потоків, і кожна пара потоків з протилежно заряджених частинок працювала як великий конденсатор. Іонні та електронні потоки грали роль заряджених пластин, а сторонні частинки, потрапивши в проміжок між

ними, отримували шукану енергію в кілька кілоелектронвольт. Далі вони вилітали паралельно потокам плазми і потрапляли в плазмові хвилі.

Вивчення магнітосфери Землі важливо не тільки фізикам - теоретикам. Процеси в магнітосфері впливають як на поширення радіохвиль ( тобто на зв'язок із супутниками ), так і на формування магнітних бурь, а також на захист Землі від космічного випромінювання. У результаті взаємодії потоків часток з магнітним полем навколо планети виникають пояса з іонів, які називають або радіаційними поясами, або поясами Ван Аллена. Перші два пояси були відкриті незалежно один від одного радянськими та американськими астрофізиками, а третій пояс знайшли порівняно недавно.