Физики объяснили природу третьего радиационного пояса вокруг Земли

Международная группа астрофизиков во главе с Юрием Шприцем из Массачусетского технологического института и Сколковского технологического института определила природу недавно открытого третьего радиационного пояса Земли. Ученые показали, что во внешнее кольцо, обнаруженное в феврале 2013 года, попадают ультрарелятивистские электроны и что их движение там намного стабильнее, чем в ранее известных двух внутренних поясах. Подробности приведены в статье для журнала Nature Physics, а краткое изложение приводит PhysOrg со ссылкой на присланные университетом Калифорнии в Лос-Анджелесе материалы.

Третий радиационный пояс вокруг Земли формируется выброшенными из двух внутренних поясов ультрарелятивистскими электронами. Эти частицы, как подчеркивают исследователи, отличаются от других электронов, представленных в околоземном пространстве. В отличие от иных частиц, представленные в третьем кольце электроны обладают большей энергией.

За счет этого они значительно слабее взаимодействуют с плазменными волнами, которые возникают в магнитосфере Земли. Изначально именно плазменные волны выбрасывают электроны в околоземное пространство на расстояния в тысячи и десятки тысяч километров (второй пояс расположен на уровне около 20 тысяч километров) и они же обеспечивают разгон частиц до скоростей, близких к скорости света. Но частицы, попадающие в третье кольцо, имеют столь высокую энергию, что уже практически не взаимодействуют с плазменными волнами и за счет этого могут достаточно долго оставаться на своих орбитах.

Знание о стабильности третьего радиационного пояса, выявленного при помощи запущенных в августе 2012 года специализированных спутников Van Allen Probes (два одинаковых аппарата) носит не только теоретический характер. Исследователи подчеркивают, что ультрарелятивистские электроны представляют серьезную угрозу для искусственных спутников Земли, так как прямое попадание электрона с энергией в несколько мегаэлектронвольт в микроэлектронные компоненты вызывает их повреждение с последующим сбоем компьютера или даже необратимым выходом чипа из строя. Во время солнечных вспышек радиационные пояса, впервые открытые американскими (Ван Аллен, на основе данных «Эксплорера-1») и советскими (Сергей Вернов и Александр Чудаков, данные «Спутника-3») астрофизиками в 1958 году заметно увеличиваются в размерах, а концентрация частиц в них тоже возрастает.

Релятивистскими частицами в физике называют частицы, скорость которых настолько велика, что в расчетах необходимо учитывать эффекты, описанные специальной теорией относительности (на латыни: relativitas specialis). Одним из таких эффектов является возрастание кинетической энергии частицы вплоть до бесконечности при достижении скорости света, а другой, описанный известной формулой E=mc2, заключается в эквивалентности массы и энергии: даже покоящаяся частица имеет энергию покоя, равную примерно 9*1013 джоулей на каждый грамм. Когда кинетическая энергия разогнанного до релятивистской скорости объекта становится намного больше энергии покоя, говорят об ультрарелятивистском случае.

Обсудить
Наука и техника00:0225 сентября

Посыпали пеплом

Необратимая катастрофа навсегда изменит жизнь на Земле
01:4820 сентября
Ангела Меркель Без свастик
Немецкие ультраправые впервые с 1945 года оказались у власти
Свобода для скотовода
В лучшем городе США изгнали политиков с полицейскими и погрязли в хаосе
Падший дьявол
Неуловимый наркобарон основал культ убийц и варил человеческие мозги в котле
Виталик БутеринСюрприз от Виталика
Кто убьет традиционную экономику
День пенсионного единства
ПФР поднимает уровень знаний о пенсионной системе по всей России
Пирамида изгоев
Кому выгодна смерть биткоина
Жить будем
Россияне обнищают, зато не умрут с голода
Классическая история
Душевные ролики про самые красивые спорткары XX века
Машины, которые не боятся столкновений
Забытые концепт-кары: ударопрочные «Фиаты»
Побег в будущее
Говорящие рули и электрические ретрокары: будущее по версии Jaguar Land Rover
Mazda CX-5 и Renault Koleos против VW Tiguan и Skoda Kodiaq
Четыре новых кроссовера. Один тест-драйв. Ну, вы поняли