დედამიწის რადიაციული სარტყელი (ERB), ან ვან ალენის სარტყელი, არის ჩვენი პლანეტის მახლობლად მდებარე გარე სივრცის რეგიონი, რომელიც ჰგავს რგოლს, რომელშიც არის ელექტრონების და პროტონების გიგანტური ნაკადები. დედამიწა მათ დიპოლური მაგნიტური ველით უჭირავს.
გახსნა
RPZ აღმოაჩინეს 1957-58 წლებში. მეცნიერები შეერთებული შტატებიდან და სსრკ-დან. Explorer 1-მა (სურათი ქვემოთ), აშშ-ის პირველი კოსმოსური თანამგზავრი, რომელიც გაუშვა 1958 წელს, მოგვაწოდა ძალიან მნიშვნელოვანი მონაცემები. ამერიკელების მიერ დედამიწის ზედაპირის ზემოთ (დაახლოებით 1000 კმ სიმაღლეზე) ჩატარებული საბორტო ექსპერიმენტის წყალობით, აღმოაჩინეს რადიაციული სარტყელი (შიდა). მოგვიანებით, დაახლოებით 20000 კმ სიმაღლეზე, აღმოაჩინეს მეორე ასეთი ზონა. არ არსებობს მკაფიო საზღვარი შიდა და გარე სარტყლებს შორის - პირველი თანდათან გადადის მეორეში. რადიოაქტიურობის ეს ორი ზონა განსხვავდება ნაწილაკების დამუხტვის ხარისხითა და შემადგენლობით.
ეს ტერიტორიები ცნობილი გახდა, როგორც ვან ალენის სარტყლები. ჯეიმს ვან ალენი არის ფიზიკოსი, რომლის ექსპერიმენტი მათ დაეხმარააღმოჩენა. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ეს ქამრები შედგება მზის ქარისა და კოსმოსური სხივების დამუხტული ნაწილაკებისგან, რომლებიც დედამიწას იზიდავს მისი მაგნიტური ველით. თითოეული მათგანი ქმნის ტორუსს ჩვენი პლანეტის გარშემო (ფორმა, რომელიც დონატს წააგავს).
ამ დროიდან კოსმოსში მრავალი ექსპერიმენტი ჩატარდა. მათ შესაძლებელი გახადეს RPZ-ის ძირითადი მახასიათებლებისა და თვისებების შესწავლა. არა მხოლოდ ჩვენს პლანეტას აქვს რადიაციული სარტყელი. ისინი ასევე გვხვდება სხვა ციურ სხეულებში, რომლებსაც აქვთ ატმოსფერო და მაგნიტური ველი. ვან ალენის რადიაციული სარტყელი აღმოაჩინეს აშშ-ს პლანეტათაშორისი კოსმოსური ხომალდის წყალობით მარსის მახლობლად. გარდა ამისა, ამერიკელებმა ის იპოვეს სატურნისა და იუპიტერის მახლობლად.
დიპოლური მაგნიტური ველი
ჩვენს პლანეტას აქვს არა მხოლოდ ვან ალენის სარტყელი, არამედ დიპოლური მაგნიტური ველიც. ეს არის მაგნიტური ჭურვების ერთობლიობა, რომლებიც ბუდობენ ერთმანეთს. ამ ველის აგებულება წააგავს კომბოსტოს ან ხახვის თავს. მაგნიტური გარსი შეიძლება წარმოვიდგინოთ, როგორც ძალის მაგნიტური ხაზებისგან ნაქსოვი დახურული ზედაპირი. რაც უფრო ახლოს არის გარსი დიპოლის ცენტრთან, მით უფრო დიდი ხდება მაგნიტური ველის სიძლიერე. გარდა ამისა, ასევე იზრდება იმპულსი, რომელიც საჭიროა დამუხტული ნაწილაკისთვის გარედან შეღწევისთვის.
ასე რომ, N-ე გარსს აქვს ნაწილაკების იმპულსი P . იმ შემთხვევაში, როდესაც ნაწილაკების საწყისი იმპულსი არ აღემატება P , ის აისახება მაგნიტური ველით. შემდეგ ნაწილაკი ბრუნდება გარე სივრცეში. თუმცა ხდება ისეც, რომ ის მთავრდება N-ე გარსზე. Ამ შემთხვევაშიმას აღარ შეუძლია მისი დატოვება. ხაფანგში მოხვედრილი ნაწილაკი დარჩება მანამ, სანამ არ გაიფანტება ან არ შეეჯახება ნარჩენ ატმოსფეროს და არ დაკარგავს ენერგიას.
ჩვენი პლანეტის მაგნიტურ ველში ერთი და იგივე გარსი მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან სხვადასხვა დისტანციებზე სხვადასხვა გრძედიზე. ეს გამოწვეულია მაგნიტური ველის ღერძისა და პლანეტის ბრუნვის ღერძის შეუსაბამობით. ეს ეფექტი ყველაზე კარგად ჩანს ბრაზილიის მაგნიტურ ანომალიაზე. ამ მხარეში ძალის მაგნიტური ხაზები ეშვება და მათ გასწვრივ მოძრავი ნაწილაკები შეიძლება იყოს 100 კმ-ზე დაბლა სიმაღლეზე, რაც ნიშნავს რომ ისინი დაიღუპებიან დედამიწის ატმოსფეროში.
RPG კომპოზიცია
რადიაციული სარტყლის შიგნით პროტონებისა და ელექტრონების განაწილება ერთნაირი არ არის. პირველი არის მის შიდა ნაწილში, ხოლო მეორე - გარე. ამიტომ, კვლევის ადრეულ ეტაპზე მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ არსებობდა დედამიწის გარე (ელექტრონული) და შიდა (პროტონული) რადიაციული სარტყლები. ამჟამად ეს აზრი აღარ არის აქტუალური.
ვან ალენის სარტყლის შემავსებელი ნაწილაკების წარმოქმნის ყველაზე მნიშვნელოვანი მექანიზმი არის ალბედოს ნეიტრონების დაშლა. უნდა აღინიშნოს, რომ ნეიტრონები იქმნება, როდესაც ატმოსფერო ურთიერთქმედებს კოსმოსურ გამოსხივებასთან. ჩვენი პლანეტის (ალბედოს ნეიტრონების) მიმართულებით მოძრავი ამ ნაწილაკების ნაკადი შეუფერხებლად გადის დედამიწის მაგნიტურ ველში. თუმცა, ისინი არასტაბილურია და ადვილად იშლება ელექტრონებად, პროტონებად და ელექტრონულ ანტინეიტრინოებად. რადიოაქტიური ალბედოს ბირთვები, რომლებსაც აქვთ მაღალი ენერგია, იშლება დაჭერის ზონაში.ასე ივსება ვან ალენის სარტყელი პოზიტრონებითა და ელექტრონებით.
ERP და მაგნიტური ქარიშხალი
როდესაც იწყება ძლიერი მაგნიტური ქარიშხალი, ეს ნაწილაკები უბრალოდ არ აჩქარდებიან, ისინი ტოვებენ ვან ალენის რადიოაქტიურ სარტყელს და იღვრება მისგან. ფაქტია, რომ თუ მაგნიტური ველის კონფიგურაცია იცვლება, სარკის წერტილები შეიძლება ჩაეფლო ატმოსფეროში. ამ შემთხვევაში, ნაწილაკები, რომლებიც კარგავენ ენერგიას (იონიზაციის დანაკარგები, გაფანტვა), იცვლებიან მათი დახრის კუთხეებს და შემდეგ იღუპებიან, როდესაც მიაღწევენ მაგნიტოსფეროს ზედა ფენებს.
RPZ და ჩრდილოეთის შუქები
ვან ალენის რადიაციული სარტყელი გარშემორტყმულია პლაზმური ფენით, რომელიც წარმოადგენს პროტონების (იონების) და ელექტრონების ჩაკეტილ ნაკადს. ისეთი ფენომენის ერთ-ერთი მიზეზი, როგორიცაა ჩრდილოეთის (პოლარული) განათება, არის ის, რომ ნაწილაკები ცვივა პლაზმური ფენიდან და ასევე ნაწილობრივ გარე ERP-დან. Aurora borealis არის ატმოსფერული ატომების გამოსხივება, რომლებიც აღგზნებულია სარტყლიდან ამოვარდნილ ნაწილაკებთან შეჯახების გამო.
RPZ კვლევა
თითქმის ყველა ფუნდამენტური შედეგი ისეთი წარმონაქმნების კვლევების, როგორიცაა რადიაციული სარტყლები, მიღებული იქნა დაახლოებით 1960-70-იან წლებში. ორბიტალური სადგურების, პლანეტათაშორისი კოსმოსური ხომალდების და უახლესი სამეცნიერო აღჭურვილობის გამოყენებით ბოლოდროინდელმა დაკვირვებებმა მეცნიერებს საშუალება მისცა მიეღოთ ძალიან მნიშვნელოვანი ახალი ინფორმაცია. დედამიწის ირგვლივ ვან ალენის სარტყლების შესწავლა ჩვენს დროში გრძელდება. მოკლედ ვისაუბროთ ამ სფეროში ყველაზე მნიშვნელოვან მიღწევებზე.
მონაცემები მიღებული Salyut-6
მკვლევარები MEPhI-დან გასული საუკუნის 80-იანი წლების დასაწყისშიგამოიკვლია ენერგიის მაღალი დონის მქონე ელექტრონების ნაკადები ჩვენი პლანეტის უშუალო სიახლოვეს. ამისათვის მათ გამოიყენეს აღჭურვილობა, რომელიც იყო Salyut-6 ორბიტალურ სადგურზე. მან მეცნიერებს საშუალება მისცა ძალიან ეფექტურად გამოეყოთ პოზიტრონებისა და ელექტრონების ნაკადები, რომელთა ენერგია აღემატება 40 მევ-ს. სადგურის ორბიტა (დახრილობა 52°, სიმაღლე დაახლოებით 350-400 კმ) გადიოდა ძირითადად ჩვენი პლანეტის რადიაციული სარტყლის ქვემოთ. თუმცა, ის მაინც შეეხო მის შიდა ნაწილს ბრაზილიის მაგნიტურ ანომალიაზე. ამ რეგიონის გადაკვეთისას აღმოაჩინეს სტაციონარული ნაკადები, რომლებიც შედგებოდა მაღალი ენერგიის ელექტრონებისაგან. ამ ექსპერიმენტამდე ERP-ში აღირიცხებოდა მხოლოდ ელექტრონები, რომელთა ენერგია არ აღემატებოდა 5 მევ-ს.
მონაცემები "Meteor-3" სერიის ხელოვნური თანამგზავრებიდან
მკვლევარებმა MEPhI-მ ჩაატარეს შემდგომი გაზომვები მეტეორ-3 სერიის ჩვენი პლანეტის ხელოვნურ თანამგზავრებზე, რომლებშიც წრიული ორბიტების სიმაღლე იყო 800 და 1200 კმ. ამჯერად მოწყობილობამ ძალიან ღრმად შეაღწია RPZ-ში. მან დაადასტურა შედეგები, რომლებიც ადრე იქნა მიღებული Salyut-6 სადგურზე. შემდეგ მკვლევარებმა მიიღეს კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი შედეგი მირ და სალიუტ-7 სადგურებზე დაყენებული მაგნიტური სპექტრომეტრების გამოყენებით. დადასტურდა, რომ ადრე აღმოჩენილი სტაბილური სარტყელი შედგება ექსკლუზიურად ელექტრონებისაგან (პოზიტრონების გარეშე), რომელთა ენერგია ძალიან მაღალია (200 მევ-მდე).
CNO ბირთვების სტაციონარული სარტყლის აღმოჩენა
SNNP MSU-ს მკვლევართა ჯგუფმა გასული საუკუნის 80-იანი წლების ბოლოს და 90-იანი წლების დასაწყისში ჩაატარა ექსპერიმენტი, რომლის მიზანი იყობირთვების შესწავლა, რომლებიც მდებარეობს უახლოეს გარე სივრცეში. ეს გაზომვები განხორციელდა პროპორციული კამერებისა და ბირთვული ფოტოგრაფიული ემულსიების გამოყენებით. ისინი განხორციელდა კოსმოსის სერიის თანამგზავრებზე. მეცნიერებმა აღმოაჩინეს N, O და Ne ბირთვების ნაკადების არსებობა გარე კოსმოსის რეგიონში, სადაც ხელოვნური თანამგზავრის ორბიტა (დახრილობა 52 °, სიმაღლე დაახლოებით 400-500 კმ) გადაკვეთა ბრაზილიის ანომალიას.
როგორც ანალიზმა აჩვენა, ეს ბირთვები, რომელთა ენერგიაც რამდენიმე ათეულ მევ/ნუკლეონს აღწევდა, არ იყო გალაქტიკური, ალბედოს ან მზის წარმოშობის, ვინაიდან ასეთი ენერგიით ვერ შეაღწიეს ჩვენი პლანეტის მაგნიტოსფეროში ღრმად. ასე რომ, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს კოსმოსური სხივების ანომალიური კომპონენტი, რომელიც დატყვევებულია მაგნიტური ველის მიერ.
დაბალენერგიულ ატომებს ვარსკვლავთშორის მატერიაში შეუძლიათ შეაღწიონ ჰელიოსფეროში. შემდეგ მზის ულტრაიისფერი გამოსხივება მათ ერთი ან ორჯერ იონიზებს. შედეგად დამუხტული ნაწილაკები აჩქარებულია მზის ქარის ფრონტით და აღწევს რამდენიმე ათეულ მევ/ნუკლეონს. შემდეგ ისინი შედიან მაგნიტოსფეროში, სადაც იჭერენ და სრულად იონიზდებიან.
პროტონებისა და ელექტრონების კვასისტაციონარული სარტყელი
1991 წლის 22 მარტს მზეზე ძლიერი აფეთქება მოხდა, რომელსაც თან ახლდა მზის მატერიის უზარმაზარი მასის ამოფრქვევა. მან მიაღწია მაგნიტოსფეროს 24 მარტს და შეცვალა მისი გარე რეგიონი. მზის ქარის ნაწილაკები, რომლებსაც ჰქონდათ მაღალი ენერგია, შეიჭრნენ მაგნიტოსფეროში. მათ მიაღწიეს იმ ადგილს, სადაც მაშინ CRESS, ამერიკული თანამგზავრი იყო განთავსებული. მასზე დაყენებულიინსტრუმენტებმა დააფიქსირეს პროტონების მკვეთრი ზრდა, რომელთა ენერგია მერყეობდა 20-დან 110 მევ-მდე, ისევე როგორც ძლიერი ელექტრონები (დაახლოებით 15 მევ). ეს მიუთითებდა ახალი ქამრის გაჩენაზე. პირველ რიგში, კვაზი-სტაციონარული სარტყელი დაფიქსირდა მთელ რიგ კოსმოსურ ხომალდზე. თუმცა, მხოლოდ მირის სადგურზე იყო მისი შესწავლა მთელი სიცოცხლის განმავლობაში, რაც დაახლოებით ორი წელია.
სხვათა შორის, გასული საუკუნის 60-იან წლებში, კოსმოსში ბირთვული მოწყობილობების აფეთქების შედეგად, გაჩნდა კვაზი-სტაციონარული სარტყელი, რომელიც შედგებოდა დაბალი ენერგიის მქონე ელექტრონებისგან. დაახლოებით 10 წელი გაგრძელდა. დაშლის რადიოაქტიური ფრაგმენტები დაიშალა, რაც დამუხტული ნაწილაკების წყარო იყო.
არის RPG მთვარეზე
ჩვენი პლანეტის თანამგზავრს აკლია ვან ალენის რადიაციული სარტყელი. გარდა ამისა, მას არ აქვს დამცავი ატმოსფერო. მთვარის ზედაპირი ექვემდებარება მზის ქარებს. მზის ძლიერი აფეთქება, თუ ეს მთვარის ექსპედიციის დროს მოხდებოდა, დაწვავდა როგორც ასტრონავტებს, ასევე კაფსულებს, რადგან იქ იქნება რადიაციის უზარმაზარი ნაკადი, რომელიც გამოიყოფა, რაც მომაკვდინებელია.
შესაძლებელია თუ არა თავის დაცვა კოსმოსური გამოსხივებისგან
ეს კითხვა მრავალი წლის განმავლობაში აინტერესებდა მეცნიერებს. მცირე დოზებით რადიაცია, მოგეხსენებათ, პრაქტიკულად არ მოქმედებს ჩვენს ჯანმრთელობაზე. თუმცა, ის უსაფრთხოა მხოლოდ მაშინ, როდესაც ის არ აჭარბებს გარკვეულ ზღვარს. იცით, რა დონეა რადიაციის დონე ვან ალენის სარტყლის გარეთ, ჩვენი პლანეტის ზედაპირზე? ჩვეულებრივ რადონისა და თორიუმის ნაწილაკების შემცველობა არ აღემატება 100 Bq 1 მ3. RPZ-ის შიგნითეს მაჩვენებლები გაცილებით მაღალია.
რა თქმა უნდა, ვან ალენ ლენდის რადიაციული სარტყლები ძალიან საშიშია ადამიანისთვის. მათი გავლენა სხეულზე ბევრმა მკვლევარმა შეისწავლა. საბჭოთა მეცნიერებმა 1963 წელს ცნობილ ბრიტანელ ასტრონომს, ბერნარ ლოველს უთხრეს, რომ მათ არ იცოდნენ კოსმოსში რადიაციის ზემოქმედებისგან ადამიანის დასაცავად. ეს იმას ნიშნავდა, რომ საბჭოთა აპარატების სქელკედლიანი ჭურვებიც კი ვერ უმკლავდებოდა ამას. როგორ იცავდა ასტრონავტები ამერიკულ კაფსულებში გამოყენებული უწვრილესი ლითონი, თითქმის ფოლგის მსგავსად?
ნასას ცნობით, მან ასტრონავტები მთვარეზე გაგზავნა მხოლოდ მაშინ, როდესაც არ იყო მოსალოდნელი აფეთქებები, რისი პროგნოზირებაც ორგანიზაციას შეუძლია. სწორედ ამან შესაძლებელი გახადა რადიაციული საფრთხის მინიმუმამდე შემცირება. თუმცა, სხვა ექსპერტები ამტკიცებენ, რომ დიდი გამონაბოლქვის თარიღის მხოლოდ უხეშად პროგნოზირება შეიძლება.
ვან ალენის ქამარი და ფრენა მთვარეზე
ლეონოვი, საბჭოთა კოსმონავტი, მაინც გავიდა კოსმოსში 1966 წელს. თუმცა, მას სუპერ მძიმე ტყვიის კოსტუმი ეცვა. და 3 წლის შემდეგ, ასტრონავტები შეერთებული შტატებიდან ხტუნავდნენ მთვარის ზედაპირზე და აშკარად არა მძიმე კოსმოსურ კოსტუმებში. შესაძლოა, წლების განმავლობაში NASA-ს სპეციალისტებმა მოახერხეს ულტრა მსუბუქი მასალის აღმოჩენა, რომელიც საიმედოდ იცავს ასტრონავტებს რადიაციისგან? მთვარეზე ფრენა ჯერ კიდევ ბევრ კითხვას ბადებს. მათი ერთ-ერთი მთავარი არგუმენტი, ვინც თვლის, რომ მასზე ამერიკელები არ დაჯდნენ, არის რადიაციული ქამრების არსებობა.
