Երկրի ճառագայթային գոտին (ERB) կամ Վան Ալենի գոտին մեր մոլորակի մոտ գտնվող ամենամոտ արտաքին տարածության շրջանն է, որը նման է օղակի, որի մեջ կան էլեկտրոնների և պրոտոնների հսկա հոսքեր։ Երկիրը պահում է դրանք դիպոլային մագնիսական դաշտով։
Բացում
RPZ հայտնաբերվել է 1957-58 թթ. գիտնականներ ԱՄՆ-ից և ԽՍՀՄ-ից։ Explorer 1-ը (ստորև նկարը), ԱՄՆ առաջին տիեզերական արբանյակը, որը արձակվել է 1958 թվականին, շատ կարևոր տվյալներ է տվել: Երկրի մակերեւույթից (մոտ 1000 կմ բարձրության վրա) ամերիկացիների կատարած բորտային փորձի շնորհիվ հայտնաբերվել է ճառագայթային գոտի (ներքին)։ Ավելի ուշ մոտ 20000 կմ բարձրության վրա հայտնաբերվեց երկրորդ նման գոտի։ Ներքին և արտաքին գոտիների միջև հստակ սահման չկա. առաջինն աստիճանաբար անցնում է երկրորդի մեջ: Ռադիոակտիվության այս երկու գոտիները տարբերվում են մասնիկների լիցքավորման աստիճանով և դրանց բաղադրությամբ։
Այս տարածքները հայտնի են դարձել որպես Վան Ալենի գոտիներ: Ջեյմս Վան Ալենը ֆիզիկոս է, ում փորձն օգնել է նրանցբացահայտել. Գիտնականները պարզել են, որ այդ գոտիները բաղկացած են արևային քամուց և տիեզերական ճառագայթների լիցքավորված մասնիկներից, որոնք դեպի Երկիր ձգվում են մագնիսական դաշտով։ Նրանցից յուրաքանչյուրը տորուս է կազմում մեր մոլորակի շուրջը (ձև, որը բլիթ է հիշեցնում):
Այդ ժամանակներից ի վեր շատ փորձեր են իրականացվել տիեզերքում։ Նրանք հնարավորություն տվեցին ուսումնասիրել RPZ-ի հիմնական հատկանիշներն ու հատկությունները: Ոչ միայն մեր մոլորակն ունի ճառագայթային գոտիներ։ Նրանք հանդիպում են նաև այլ երկնային մարմիններում, որոնք ունեն մթնոլորտ և մագնիսական դաշտ։ Վան Ալենի ճառագայթային գոտին հայտնաբերվել է Մարսի մոտ ԱՄՆ միջմոլորակային տիեզերանավի շնորհիվ։ Բացի այդ, ամերիկացիները գտել են այն Սատուրնի և Յուպիտերի մոտ։
Դիպոլի մագնիսական դաշտ
Մեր մոլորակն ունի ոչ միայն Վան Ալենի գոտի, այլ նաև մագնիսական դաշտի դիպոլ: Այն իրենից ներկայացնում է մագնիսական պատյանների մի շարք, որոնք բույն դրված են միմյանց մեջ։ Այս դաշտի կառուցվածքը նման է կաղամբի կամ սոխի գլխի։ Մագնիսական թաղանթը կարելի է պատկերացնել որպես ուժի մագնիսական գծերից հյուսված փակ մակերես։ Որքան մոտ է պատյանը դիպոլի կենտրոնին, այնքան մեծանում է մագնիսական դաշտի ուժը։ Բացի այդ, լիցքավորված մասնիկի արտաքինից ներթափանցելու համար անհրաժեշտ իմպուլսը նույնպես մեծանում է։
Այսպիսով, N-րդ թաղանթն ունի մասնիկի իմպուլս P : Այն դեպքում, երբ մասնիկի սկզբնական իմպուլսը չի գերազանցում P , այն արտացոլվում է մագնիսական դաշտով։ Այնուհետև մասնիկը վերադառնում է արտաքին տարածություն: Սակայն պատահում է նաև, որ այն հայտնվում է N-րդ պատյանում։ Այս դեպքումնա այլևս չի կարողանում թողնել այն: Թակարդված մասնիկը կմնա թակարդում այնքան ժամանակ, մինչև այն չցրվի կամ բախվի մնացորդային մթնոլորտի հետ և կորցնի էներգիան։
Մեր մոլորակի մագնիսական դաշտում նույն թաղանթը գտնվում է երկրի մակերևույթից տարբեր հեռավորությունների վրա՝ տարբեր երկայնություններով: Դա պայմանավորված է մագնիսական դաշտի առանցքի և մոլորակի պտտման առանցքի անհամապատասխանությամբ: Այս ազդեցությունը լավագույնս երևում է Բրազիլիայի մագնիսական անոմալիայից: Այս տարածքում ուժի մագնիսական գծերն իջնում են, և դրանց երկայնքով շարժվող թակարդված մասնիկները կարող են լինել 100 կմ-ից ցածր բարձրության վրա, ինչը նշանակում է, որ նրանք կմահանան երկրագնդի մթնոլորտում:
RPG կոմպոզիցիա
Ռադիացիոն գոտու ներսում պրոտոնների և էլեկտրոնների բաշխումը նույնը չէ։ Առաջինները գտնվում են դրա ներքին մասում, իսկ երկրորդը՝ արտաքին։ Հետևաբար, հետազոտության վաղ փուլում գիտնականները կարծում էին, որ գոյություն ունեն Երկրի արտաքին (էլեկտրոնային) և ներքին (պրոտոնային) ճառագայթային գոտիներ։ Ներկայումս այս կարծիքն այլևս տեղին չէ։
Վան Ալենի գոտին լրացնող մասնիկների առաջացման ամենակարևոր մեխանիզմը ալբեդո նեյտրոնների քայքայումն է: Հարկ է նշել, որ նեյտրոնները ստեղծվում են, երբ մթնոլորտը փոխազդում է տիեզերական ճառագայթման հետ։ Այս մասնիկների հոսքը, որը շարժվում է մեր մոլորակի ուղղությամբ (ալբեդո նեյտրոններ) առանց խոչընդոտի անցնում է Երկրի մագնիսական դաշտով: Այնուամենայնիվ, դրանք անկայուն են և հեշտությամբ քայքայվում են էլեկտրոնների, պրոտոնների և էլեկտրոնային հականեյտրինոների: Ռադիոակտիվ ալբեդո միջուկները, որոնք ունեն բարձր էներգիա, քայքայվում են գրավման գոտու ներսում։Ահա թե ինչպես է Վան Ալենի գոտին համալրվում պոզիտրոններով և էլեկտրոններով։
ERP և մագնիսական փոթորիկներ
Երբ սկսվում են ուժեղ մագնիսական փոթորիկներ, այս մասնիկները ոչ միայն արագանում են, այլ հեռանում են Վան Ալենի ռադիոակտիվ գոտուց՝ դուրս թափվելով դրանից: Փաստն այն է, որ եթե մագնիսական դաշտի կոնֆիգուրացիան փոխվի, հայելու կետերը կարող են ընկղմվել մթնոլորտում: Այս դեպքում մասնիկները, կորցնելով էներգիա (իոնացման կորուստներ, ցրում), փոխում են իրենց թեքության անկյունները և հետո կորչում են, երբ հասնում են մագնիտոսֆերայի վերին շերտերին։
RPZ և հյուսիսափայլ
Վան Ալենի ճառագայթային գոտին շրջապատված է պլազմայի շերտով, որը պրոտոնների (իոնների) և էլեկտրոնների թակարդված հոսք է։ Հյուսիսային (բևեռային) լույսերի նման երևույթի պատճառներից մեկն այն է, որ մասնիկները դուրս են գալիս պլազմայի շերտից, ինչպես նաև մասամբ արտաքին ERP-ից: Բևեռափայլը մթնոլորտային ատոմների արտանետումն է, որոնք գրգռվում են գոտուց դուրս ընկած մասնիկների հետ բախվելու հետևանքով։
RPZ հետազոտություն
Այնպիսի գոյացությունների ուսումնասիրությունների գրեթե բոլոր հիմնարար արդյունքները, ինչպիսիք են ճառագայթային գոտիները, ստացվել են մոտ 1960-70-ական թվականներին: Ուղեծրային կայանների, միջմոլորակային տիեզերանավերի և նորագույն գիտական սարքավորումների օգտագործմամբ վերջին դիտարկումները գիտնականներին թույլ են տվել շատ կարևոր նոր տեղեկություններ ստանալ: Երկրի շուրջ Վան Ալենի գոտիները շարունակում են ուսումնասիրվել մեր ժամանակներում։ Համառոտ խոսենք այս ոլորտում ամենակարևոր ձեռքբերումների մասին։
Տվյալները ստացվել են Salyut-6
-ից
Հետազոտողներ MEPhI-ից անցյալ դարի 80-ականների սկզբինուսումնասիրել է էներգիայի բարձր մակարդակ ունեցող էլեկտրոնների հոսքերը մեր մոլորակի անմիջական հարևանությամբ: Դրա համար նրանք օգտագործել են այն սարքավորումները, որոնք գտնվում էին «Սալյուտ-6» ուղեծրային կայանի վրա։ Այն գիտնականներին թույլ է տվել շատ արդյունավետ կերպով մեկուսացնել պոզիտրոնների և էլեկտրոնների հոսքերը, որոնց էներգիան գերազանցում է 40 ՄէՎ-ը։ Կայանի ուղեծիրը (թեքությունը 52°, բարձրությունը մոտ 350-400 կմ) անցել է հիմնականում մեր մոլորակի ճառագայթային գոտուց ներքեւ։ Այնուամենայնիվ, այն դեռևս շոշափել է իր ներքին հատվածը Բրազիլիայի մագնիսական անոմալիաում: Այս շրջանն անցնելիս հայտնաբերվել են բարձր էներգիայի էլեկտրոններից բաղկացած անշարժ հոսքեր։ Մինչ այս փորձը ERP-ում գրանցվում էին միայն էլեկտրոններ, որոնց էներգիան չէր գերազանցում 5 ՄէՎ-ը։
Տվյալներ «Meteor-3» շարքի արհեստական արբանյակներից
MEPhI-ի հետազոտողները հետագա չափումներ են իրականացրել մեր մոլորակի Meteor-3 շարքի արհեստական արբանյակների վրա, որոնցում շրջանաձև ուղեծրերի բարձրությունը 800 և 1200 կմ էր: Այս անգամ սարքը շատ խորը ներթափանցել է RPZ: Նա հաստատել է այն արդյունքները, որոնք ավելի վաղ ստացվել են «Սալյուտ-6» կայանում։ Հետո հետազոտողները ստացան ևս մեկ կարևոր արդյունք՝ օգտագործելով «Միր» և «Սալյուտ-7» կայաններում տեղադրված մագնիսական սպեկտրոմետրերը։ Ապացուցվեց, որ նախկինում հայտնաբերված կայուն գոտին բաղկացած է բացառապես էլեկտրոններից (առանց պոզիտրոնների), որոնց էներգիան շատ բարձր է (մինչև 200 ՄէՎ)։
CNO միջուկների անշարժ գոտու հայտնաբերում
SNNP MSU-ի մի խումբ հետազոտողներ անցյալ դարի 80-ականների վերջին և 90-ականների սկզբին իրականացրել են փորձ, որի նպատակն էր.միջուկների ուսումնասիրություն, որոնք գտնվում են մոտակա արտաքին տարածության մեջ: Այս չափումները կատարվել են համամասնական խցիկների և միջուկային լուսանկարչական էմուլսիաների միջոցով: Դրանք իրականացվել են Կոսմոս շարքի արբանյակների վրա։ Գիտնականները հայտնաբերել են N, O և Ne միջուկների հոսքերի առկայությունը արտաքին տիեզերքի մի տարածաշրջանում, որտեղ արհեստական արբանյակի ուղեծիրը (52 ° թեքություն, մոտ 400-500 կմ բարձրություն) հատել է բրազիլական անոմալիան։
Ինչպես ցույց տվեց վերլուծությունը, այս միջուկները, որոնց էներգիան հասնում էր մի քանի տասնյակ MeV/նուկլեոնի, չէին գալակտիկական, ալբեդո կամ արևային ծագման, քանի որ նրանք չէին կարող խորապես ներթափանցել մեր մոլորակի մագնիտոսֆերա նման էներգիայով: Այսպիսով, գիտնականները հայտնաբերել են տիեզերական ճառագայթների անոմալ բաղադրիչը, որը գրավել է մագնիսական դաշտը:
Միջաստղային նյութի ցածր էներգիայի ատոմները կարող են ներթափանցել հելիոսֆերա: Այնուհետեւ Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը նրանց իոնացնում է մեկ կամ երկու անգամ։ Ստացված լիցքավորված մասնիկները արագանում են արևային քամու ճակատներով՝ հասնելով մի քանի տասնյակ ՄՎ/նուկլեոնի: Այնուհետև նրանք մտնում են մագնիտոսֆերա, որտեղ դրանք գրավվում և ամբողջությամբ իոնացվում են:
Պրոտոնների և էլեկտրոնների քառակողմ գոտի
1991 թվականի մարտի 22-ին Արեգակի վրա տեղի ունեցավ հզոր բռնկում, որն ուղեկցվեց արեգակնային նյութի հսկայական զանգվածի արտանետմամբ։ Այն մագնիտոսֆերա է հասել մարտի 24-ին և փոխել իր արտաքին շրջանը։ Արեգակնային քամու մասնիկները, որոնք ունեին բարձր էներգիա, ներխուժեցին մագնիսոլորտ։ Նրանք հասան այն տարածքը, որտեղ այն ժամանակ գտնվում էր CRESS ամերիկյան արբանյակը: տեղադրված է դրա վրագործիքները արձանագրել են պրոտոնների կտրուկ աճ, որոնց էներգիան տատանվում է 20-ից 110 ՄէՎ, ինչպես նաև հզոր էլեկտրոնների (մոտ 15 ՄէՎ): Սա վկայում էր նոր գոտու առաջացման մասին։ Նախ, մի շարք տիեզերանավերի վրա նկատվել է քվազի-ստացիոնար գոտի: Այնուամենայնիվ, միայն Միր կայարանում այն ուսումնասիրվել է իր ողջ կյանքի ընթացքում, որը կազմում է մոտ երկու տարի:
Ի դեպ, անցած դարի 60-ականներին տիեզերքում միջուկային սարքերի պայթելու հետեւանքով առաջացել է քվազի-ստացիոնար գոտի՝ բաղկացած ցածր էներգիա ունեցող էլեկտրոններից։ Այն տևեց մոտավորապես 10 տարի։ Ճեղքման ռադիոակտիվ բեկորները քայքայվեցին, ինչը լիցքավորված մասնիկների աղբյուրն էր։
Կա՞ RPG Լուսնի վրա
Մեր մոլորակի արբանյակին բացակայում է Վան Ալենի ճառագայթային գոտին։ Բացի այդ, այն չունի պաշտպանիչ մթնոլորտ։ Լուսնի մակերեսը ենթարկվում է արևային քամիներին։ Արեգակնային ուժեղ բռնկումը, եթե դա տեղի ունենար լուսնային արշավի ժամանակ, կայրի և՛ տիեզերագնացներին, և՛ պարկուճները, քանի որ ճառագայթման հսկայական հոսք կհայտնվեր, որը մահացու է:
Հնարավո՞ր է պաշտպանվել տիեզերական ճառագայթումից
Այս հարցը երկար տարիներ հետաքրքրում է գիտնականներին։ Փոքր չափաբաժիններով ճառագայթումը, ինչպես գիտեք, գործնականում չի ազդում մեր առողջության վրա։ Այնուամենայնիվ, այն անվտանգ է միայն այն դեպքում, երբ այն չի գերազանցում որոշակի շեմը։ Գիտե՞ք, թե ինչ մակարդակի է ճառագայթման մակարդակը Վան Ալենի գոտուց դուրս՝ մեր մոլորակի մակերեսին։ Սովորաբար ռադոնի և թորիումի մասնիկների պարունակությունը չի գերազանցում 100 Bq 1 մ3: RPZ-ի ներսումայս թվերը շատ ավելի բարձր են։
Իհարկե, Van Allen Land-ի ճառագայթային գոտիները շատ վտանգավոր են մարդկանց համար։ Նրանց ազդեցությունն օրգանիզմի վրա ուսումնասիրվել է բազմաթիվ հետազոտողների կողմից: Խորհրդային գիտնականները 1963 թվականին բրիտանացի հայտնի աստղագետ Բեռնարդ Լովելին ասացին, որ իրենք չգիտեն միջոց, որը կարող է մարդուն պաշտպանել տիեզերքում ճառագայթման ազդեցությունից: Սա նշանակում էր, որ նույնիսկ սովետական ապարատների հաստ պատերով պարկուճները չէին կարողանում հաղթահարել դրա հետ։ Ինչպե՞ս է ամերիկյան պարկուճներում օգտագործվող ամենաբարակ մետաղը, գրեթե փայլաթիթեղի նման, պաշտպանել տիեզերագնացներին:
ՆԱՍԱ-ի տվյալներով՝ այն տիեզերագնացներին Լուսին է ուղարկել միայն այն ժամանակ, երբ բռնկումներ չեն սպասվում, ինչը կազմակերպությունը կարողանում է կանխատեսել։ Սա այն է, ինչը հնարավորություն է տվել նվազագույնի հասցնել ճառագայթման վտանգը։ Այլ փորձագետներ, սակայն, պնդում են, որ կարելի է միայն մոտավորապես կանխատեսել մեծ արտանետումների ամսաթիվը։
Վան Ալենի գոտին և թռիչքը դեպի լուսին
Խորհրդային տիեզերագնաց
Լեոնովը, այնուամենայնիվ, դուրս է եկել տիեզերք 1966 թվականին: Այնուամենայնիվ, նա կրում էր գերծանր կապարի կոստյում: Իսկ 3 տարի անց ԱՄՆ-ից ժամանած տիեզերագնացները ցատկում էին լուսնի մակերեսին, այն էլ ակնհայտորեն ոչ ծանր տիեզերանավերով։ Միգուցե տարիների ընթացքում ՆԱՍԱ-ի մասնագետներին հաջողվել է հայտնաբերել գերթեթև նյութ, որը հուսալիորեն պաշտպանում է տիեզերագնացներին ճառագայթումից: Թռիչքը դեպի Լուսին դեռ շատ հարցեր է առաջացնում։ Նրանց հիմնական փաստարկներից մեկը, ովքեր կարծում են, որ ամերիկացիները դրա վրա չեն վայրէջք կատարել, ռադիացիոն գոտիների գոյությունն է։
