Объяснена сравнительная стабильность новооткрытого радиационного пояса Земли

Хотя электроны огромных энергий, наполняющие открытый в прошлом году третий радиационный пояс, должны быстро покидать околоземное пространство, на практике иногда этого не происходит, и они даже могут образовывать тонкую сфероидную поверхность, окружающую Землю...

Группа российских, американских и корейских специалистов во главе с доцентом Юрием Шприцем из (сюрприз) Сколковского технологического института представила новую концепцию третьего радиационного пояса Земли, факт существования которого был зафиксирован в прошлом году.

Так учёные представляли себе радиационные пояса нашей планеты совсем недавно... (Здесь и ниже иллюстрации UCLA.)

Напомним, тогда на протяжении месяца (а речь идёт о сентябре-2012) между внутренними и внешними кольцами радиационного пояса был обнаружен третий, насыщенный очень необычными частицами — электронами, разогнанными до околосветовых скоростей.

Потенциально это очень опасные частицы, и то, что такой пояс очень скоро исчез, хорошо для спутников и пилотируемых космических кораблей. Как известно, при приближении к скорости света энергия частицы (если у неё есть масса покоя, как у электрона) стремится к бесконечности, и попадание электронов с энергиями в мегаэлектронвольт почти гарантирует выход из строя приборов на КА. Разумеется, корни столь странного третьего радиационного пояса живо заинтересовали астрофизиков.

«В прошлом учёные полагали, что все электроны в радиационных поясах Земли подчиняются одной и той же физике, — говорит Юрий Шприц. — Нам же удалось установить, что радиационные пояса состоят из разных популяций этих частиц, и они находятся под действием совершенно разных физических процессов».

Согласно новому исследованию, 1 сентября 2012 года волны плазмы, порождённой ионами, обычно не влияющими на электроны, почти полностью вычистили пространство от ультрарелятивистских электронов внешнего пояса. Осталось только узкое кольцо таких электронов, образовавшее третий пояс.

После этого холодный плазменный пузырь вокруг Земли расширился и тем самым защитил третье узкое кольцо от порождённых ионами волн, позволяя кольцу существовать долгое время. Кроме того, группе г-на Шприца удалось обнаружить, что низкочастотные электромагнитные пульсации, которые, как считалось, играют доминирующую роль в ускорении электронов радиационных поясов и вышвыривании их за пределы этих поясов, вообще не влияют на ультрарелятивистские электроны, из-за чего обычный процесс удаления таких частиц на них не распространяется, что опять-таки позволяет им необычно долго оставаться на своих орбитах. Всё дело в том, что из-за очень быстрого движения ультрарелятивистских частиц они не могут по частоте соответствовать волнам плазмы, обычно рассеивающим электроны более низких энергий.

Таким образом, радиационные пояса Земли «более не могут рассматриваться как одна единообразная масса электронов», полагают учёные, отмечая, что их поведение оказалось более сложным, чем считалось.

«Я думаю, что этим исследованием мы приоткрыли лишь верхушку айсберга, — подчёркивает Юрий Шприц. — Нам всё ещё осталось в полной мере понять, как именно эти электроны ускоряются до таких скоростей, откуда они приходят и как отличается динамика радиационных поясов в различных типах бурь в околоземном пространстве».

...А теперь выяснилось, что после сильных бурь в околоземном пространстве между двумя поясами может образовываться третий (красный), включающий частицы чрезвычайно высоких энергий, которые опасны для космических аппаратов землян.