Загадка таинственного щита Земли
Ученые из Университета Колорадо в Боулдере обнаружили невидимый
щит на высоте 11 500 километров над Землей, который блокирует так
называемые «электроны-убийцы», которые, в свою очередь, летят с
околосветовой скоростью и имеют печальную славу вредить астронавтам,
поджаривать спутники и нарушать работу космических систем во время
интенсивных солнечных бурь.
Барьер для движущихся
частиц был обнаружен в радиационных поясах Ван Аллена, двух кольцах в
форме пончика над Землей, которые наполнены высокоэнергетическими
электронами и протонами, говорит профессор Дэниел Бейкер. Удерживаемые
на месте магнитным полем Земли, радиационные пояса Ван Аллена
периодически набухают и сжимаются, реагируя на поступающую энергию
возмущений Солнца.
Как одно из самых первых и значительных открытий космической эры, радиационные пояса Ван Аллена были открыты в 1958 году профессором Джеймсом Ван Алленом и его командой в Университете штата Айова. Было обнаружено, что они состоят из внутреннего и внешнего поясов, простирающихся на высоте до 25 000 километров над Землей.
В 2013 году Бейкер — который получил докторскую степень под
руководством Ван Аллена — возглавил команду, которая использовала два
зонда Ван Аллена, запущенных NASA в 2012 году, чтобы найти третье, переходное «накопительное кольцо» между внутренним и внешним поясами Ван Аллена.
Указанное
кольцо вращается на «невероятно четкой» границе внутреннего края
внешнего пояса на высоте порядка 11 500 километров над Землей и
блокирует сверхбыстрые электроны, которые стремятся пробить щит и
спуститься глубже в атмосферу Земли.
«Такое чувство, будто эти электроны врезаются в стеклянную стену в космосе, — говорит Бейкер, ведущий автор работы. — Эта
стена похожа на силовой щит из «Звездного пути», который использовался
для отражения инопланетного оружия. Этот невидимый щит и блокирует
электроны. Весьма загадочное явление».
Работа была опубликована 27 ноября 2014 года в журнале Nature.
Изначально
команда предполагала, что заряженные электроны, которые вращаются
вокруг Земли со скоростью более 180 000 километров в секунду, должны
постепенно дрейфовать вниз в верхние слои атмосферы и постепенно
уничтожаться в результате взаимодействия с молекулами воздуха. Но непреодолимый барьер, обнаруженный двумя зондами Ван Аллена, не дает электронам заходить так далеко.
Команда ученых рассмотрела ряд сценариев, которые
могли бы объяснить, что создало и поддерживает такой барьер. Возможно,
он связан с линиями магнитного поля Земли, которое улавливает и
удерживает протоны и электроны, вытягивая их между полюсами Земли, как
бусины на нитке. Также был рассмотрен вариант того, что радиопередачи с
Земли могли бы рассеивать заряженные электроны над барьером, не давая им
спуститься ниже. Но ни одно из объяснений не удовлетворило ученых.
«Природа
не терпит сильных градиентов и, в общем-то, находит способы сгладить
их, поэтому мы полагаем, что некоторые из релятивистских электронов
движутся внутрь, а некоторые наружу. Непонятен только медленный и
постепенный процесс, который привел к тому, что частицы образовали
четкую и определенную границу в этой точке пространства».
Еще
один сценарий предполагает, что гигантское облако холодного,
заряженного электрически газа, которое называется плазмосферой и
начинается в пределах 1000 километров над поверхностью Земли,
простираясь на тысячи километров во внешний радиационный пояс Ван
Аллена, рассеивает электроны на этой границе с помощью низкочастотных
электромагнитных волн, которые вызывают плазмосферное «шипение». Это
шипение похоже на белый шум, который доносится из динамиков.
И
хотя Бейкер считает, что плазмосферное шипение может играть важную роль в
определении загадочного космического барьера, он также полагает, что
история может получить развитие.
«Я думаю,
что будет важно продолжать тщательно наблюдать за этим регионом, и мы
можем осуществить это с помощью мощных инструментов зондов Ван Аллена.
Если Солнце действительно бомбардирует земную магнитосферу выбросами
корональной массы (CME), я подозреваю, что через некоторое время оно
сможет пробить щит».
«Мы просто взглянули на явление по-новому, с новым набором инструментов, который позволил нам сказать: да, есть прочная и жесткая граница», — также отмечает Джон Фостер, соавтор работы.
Теперь, когда ученые знают, что невидимый щит существует, они пытаются определить, как он был сформирован и как именно работает.
Источник 1
Источник 2
Рейтинг публикации:
|
