Curele de radiație ale Pământului
regiunile interioare ale magnetosferei pământului, în care câmpul magnetic al Pământului reține particulele încărcate (protoni s, Electronic s, particule alfa) având o energie cinetică de la zeci la sute de keV-MeV (în diferite domenii ale P. p. energie Z. particulelor variază, cm. Structura Pământului.) Randamentul particule încărcate de P. p. Z. previne configurație specială a liniilor de forță ale câmpului geomagnetic, particulele încărcate pentru generarea o capcană magnetică (A se vedea. Capcanelor magnetice). Capturat particule capcana magnetice pământ sub acțiunea forței Lorentz (vezi. Forța Lorentz) face mișcare complexă, care poate fi reprezentat ca o mișcare oscilatorie de-a lungul unui traseu elicoidal de-a lungul liniei magnetice de forță din emisfera nordică din sud și din spate, în timp ce mai lent în mișcare (driftului longitudine) în jurul Pământului (figura 1). Atunci când particula se mișcă într-o spirală spre creșterea câmpului magnetic (apropiindu-se de Pământ), raza spirală și pantă ei scad. Vectorul vitezei particulei, rămânând nemodificat în magnitudine, se apropie de planul perpendicular pe direcția câmpului. În cele din urmă, la un moment dat (se numește oglindă), particula "reflectă". Începe să se miște în direcția opusă - la punctul de oglindă conjugat din cealaltă emisferă. O oscilație de-a lungul liniei de forță din emisfera nordică a protonului de Sud cu o energie de 100 de centuri de radiații MeV Pământului efectuează în timpul centurile de radiații ale pământului 0,3 secunde. Timpul de staționare ( „durata de viață“) a unui astfel de capcană proton geomagnetice poate fi de până la 100 de ani (centuri de radiații ale pământului 9 3.10 sec) în acest timp se poate face până la 10 octombrie oscilații. În medie, particulele cu energie înaltă captate reprezintă până la câteva sute de milioane de vibrații de la o emisferă la alta. Reluarea longitudinii are loc într-un ritm mult mai lent. În funcție de energia particulelor, realizați o revoluție completă în jurul Pământului pentru o perioadă de timp de la câteva minute până la o zi. Ionii pozitivi se învârt spre vest, electronii din est. Mișcarea unei particule de-a lungul unei spirale în jurul liniei de forță a unui câmp magnetic poate fi reprezentată ca fiind formată din rotație în jurul așa-numitei. centrul de rotație instantanee și mișcarea de translație a acestui centru de-a lungul liniei de forță.
Structura curelelor de radiații. Atunci când o particulă încărcată se deplasează în câmpul magnetic al Pământului, centrul său de rotație instantanee se află pe aceeași suprafață, denumit coajă magnetică (figura 2). cochilie magnetic caracterizat prin parametrul L. valoarea numerică în cazul în care câmpul dipol (vezi. dipolar) egală cu distanța, exprimată în raza Pământului, care se extinde într-un înveliș magnetic (dipol în planul ecuatorial) dipolului centru. Pentru un câmp magnetic real al pământului (vezi magnetismul Pământului), parametrul L aproximează același înțeles simplu. Energia particulelor este legată de valoarea parametrului L; La cochilii cu valori mai mici de L există particule cu energii ridicate. Acest lucru se explică prin faptul că particulele de energie înaltă pot fi reținute numai de un câmp magnetic puternic, adică în regiunile interioare ale magnetosferei. De obicei, izolat interior și exterior R. f. 3. protonilor de energie joasă centura (zona curentă inel) și o zonă de particule quasicapture (Fig. 3) sau radiația aurorala (pentru lat. Și aurorală titlu). centura de radiație internă se caracterizează prin protoni de mare energie (2-80 MeV), cu o densitate maximă a fluxului de protoni de energie Ep> 20 MeV până la 10 4 protoni / (cm 2 .ster .sec) la o distanță de 1,5 centură L Radiation Pământ. În centura interioară există, de asemenea, electroni cu energii de la 20-40 keV la 1 MeV; densitatea fluxului de electroni cu Ee ≥ 40 keV este la maximul benzilor de radiație ale Pământului 10 6 -10 7 electroni / (cm 2 sec).
Cureaua interioară este situată în jurul Pământului la latitudini ecuatoriale (Figura 4).
În exterior, această bandă este limitată de o carcasă magnetică cu L. Centurile de radiații ale Pământului 2, care intersectează suprafața Pământului la latitudini geomagnetice. Curelele de radiații ale Pământului sunt de 45 °. Cel mai apropiat de suprafața Pământului (până la 200-300 km), centura interioară se potrivește aproape de anomalia magnetică braziliană, unde câmpul magnetic este puternic slăbit; deasupra ecuatorului geografic, limita inferioară a centurii interioare este la 600 km de pământ deasupra Americii și la 1600 km deasupra Australiei. La limita inferioară a centurii interioare, particulele care se confruntă cu coliziuni frecvente cu atomi și molecule de gaze atmosferice își pierd energia, se disipă și sunt "absorbite" de atmosferă.
Extern R. f. C cuprins între cochiliile magnetice c L Van Allen centură de radiație 3 și centura L Radiation Earth 6 cu o densitate maximă a fluxului de particule de pe Pământ 4.5 L centura Radiation. Cureaua exterioară este caracterizată de electroni cu energii de 40-100 keV, a căror flux la maxim ajunge la 10 6 -10 7 electroni / (cm 2 sec). Timpul mediu de "viață" a particulelor RRW exterioară este de 10 5 -10 7 sec. În perioadele de activitate solară ridicată, în centura exterioară sunt prezente și electroni cu energii mari (până la 1 Mev și mai mult).
Belt protoni cu energie joasă (centuri de radiații Ep pământului 0,03-10 MeV) se extinde de centurile de radiații ale pământului L 1,5 la zona L Radiation Pământ 7-8. zona quasicapture, sau radiații aurorala se află în spatele centurii exterioare, are o structură tridimensională complicată din cauza deformarea magnetosferei vântului solar (A se vedea. vânt solar) (fluxul de particule incarcate de la soare). Principalul constituent al particulelor zonei cvasi-captare este electronii și protonii cu energii E γ. unde N (E) - numărul de particule de energie dată E., sau N (E) a benzii Pământului radiație cu valori tipice ale γ ≈ 1,8 pentru protoni în domeniul energiei 40 la 800 MeV, E0 pământului centurile de radiație 200-500 electroni keV curelele interioare și interioare și centurile de radiații E0 Pământ 100 keV pentru protonii cu putere redusă.
Istoria descoperirii curelelor de radiații. Punct de vedere istoric, primul deschis centura interioară (grup condus de oameni de știință americani J .. Van Allen 1958) și centura exterioară (Sov. Oamenii de știință intitulat Vernov și AE Chudakov, 1958). . Fluxurile de particule n Z. R. au fost înregistrate dispozitive (Geiger - Müller contracarării ami) montat în sateliți artificiali. În esență, RVP nu are limite clar definite, deoarece fiecare tip de particule, în conformitate cu formele lor de energie centura „lui“ radiații, prin urmare, corect să vorbim de o singură centură de radiații a Pământului. Separarea RVP-ului din exterior și intern, adoptată în prima etapă a cercetării și păstrată până în prezent din cauza unor diferențe de proprietăți, este, în esență, condiționată.
Posibilitatea teoretică a existenței capcană magnetic în câmpul magnetic al Pământului a fost demonstrat prin calcule și K. Stormer (1913) și H. Alfven și (1950), dar numai experimente pe sateliți au arătat că capcana este real și umplut cu particule de mare energie.
Reaprovizionarea curelelor de radiații ale Pământului prin particule și mecanismul de pierdere a particulelor. Originea particulelor prinse cu energii mult peste energia medie a mișcării termice a atomilor și moleculelor ale atmosferei, acțiunea asociată cu mecanisme fizice multiple: (. A se vedea razele cosmice) s dezintegrarea neutron generate de razele cosmice în atmosferă (formate cu protoni realimentarea interni R. n . C); „Pompare“ perturbațiilor geomagnetice în timpul particulelor de curea (furtuni magnetice (A se vedea furtuni magnetice).), Care determină în primul rând existența electronilor centurii interioare; accelerare lentă și transferul particulelor de origine solară din exterior în regiunea magnetosferei internă (deoarece electronii sunt alimentate centura exterioară și o centură de protoni cu energie scăzută). Penetrarea particulelor vântului solar în R. f. C poate magnetosfere prin puncte singulare (m. N. Daytime cuspidele polare, vezi fig. 5) și, de asemenea, prin t. N. Un strat neutru în coada magnetosferei (din partea de noapte). In timpul zilei cuspidele și în stratul neutru al câmpului geomagnetic coada brusc atenuat și nu reprezintă un obstacol semnificativ în plasma interplanetar particule încărcate. Parțial R. f. C completat, de asemenea, din cauza captarea protonii și electronii razelor cosmice solare, care pătrunde în regiunile interioare ale magnetosferei. Sursele de particule enumerate, aparent, sunt suficiente pentru crearea unei valuri rarefiate cu o distribuție caracteristică a fluxurilor de particule. Există un echilibru dinamic între procesele de reaprovizionare a centurilor și procesele de pierdere a particulelor în Orientul Îndepărtat al Rusiei. Particulele Practic părăsi R. f. C din cauza pierderii de energie prin ionizare (A se vedea. Ionizarea) (acest motiv limite, de exemplu, șederea protonilor centurii interioare într-un magnetic timp capcana τ Pământ luna septembrie 10 sec Radiation centura), datorită împrăștierea particulelor în timpul coliziunilor și împrăștierii prin neomogenități magnetice și unde de plasmă de diferite origini (vezi Plasma). Împrăștierea poate scurta durata de viață a electronilor în cureaua exterioară la 10 4 -10 5 sec. Aceste efecte conduc la o încălcare a condițiilor de mișcare staționare a particulelor într-un câmp geomagnetic (ex. N. adiabatice invarianta) și „grăbite“ particule de P. p. C în atmosferă de-a lungul liniilor de câmp magnetic.
Legarea proceselor în centurile de radiații ale Pământului cu alte procese din spațiul apropiat de Pământ. Curelele de radiație au diferite variații de timp: situate mai aproape de Pământ și o centură interioară mai stabilă - minoră, centura exterioară - cea mai frecventă și mai puternică. Există variații mici în timpul ciclului de 11 ani al activității solare. Cureaua exterioară își modifică semnificativ granițele și structura chiar și cu perturbații nesemnificative ale magnetosferei. Banda de protoni cu energie redusă ocupă o poziție intermediară în acest sens. Modificări deosebit de puternice ale pământurilor rare sunt supuse furtunilor magnetice (vezi Furtuni magnetice). În primul rând, în centura exterioară crește dramatic fluxul de densitate de energie scăzută a particulelor și în același timp, a pierdut o fracțiune notabilă de particule de mare energie. Apoi, particulele noi captează și se accelerează, rezultând fluxuri de particule care apar în centuri la distanțe care sunt de obicei mai aproape de Pământ decât în condiții de liniște. După faza de comprimare, are loc o întoarcere lentă, treptată a RP la starea inițială. În timpul perioadelor de furtuni magnetice solare mari apar foarte des, astfel încât efectele furtunilor individuale sunt suprapuse unul pe celălalt, și o centură exterioară maximă în timpul acestor perioade este situată mai aproape de (cureaua L Radiation Pământ 3,5) Pământ decât perioadele de activitate solară scăzută ( L Centurile de radiație ale Pământului 4,5-5,0).
RV-urile reprezintă un pericol grav în timpul zborurilor pe termen lung în spațiul apropiat de Pământ. Conductele de protoni cu consum redus de energie pot dezactiva celulele solare (a se vedea celulele solare) și pot cauza turbiditatea straturilor optice subțiri. O ședere prelungită în zona interioară poate duce la deteriorarea radiațiilor organismelor vii din interiorul navei spațiale, sub influența protonilor de energie înaltă.
În plus față de Pământ, există centuri de radiații în Jupiter și, eventual, în Saturn și Mercur. Curea de radiație Jupiter investigate nave spațiale americane „Pioneer 10„au o lungime considerabil mai mare și mai multă energie și densitatea particulelor de fluxuri de particule decât f. radiația R. C detectate metode radioastronomical Saturn centurii. nave spațiale sovietice și americane au arătat că Venus, Marte și centurile de radiații ale Lunii nu au. câmpul magnetic al lui Mercur este detectat stația spațială americană „Mariner-10“, în intervalul în apropierea planetei. Acest lucru face posibilă existența centurii radiații Mercur.
REFERINȚE Vernov SN Vakulov PV Logachev Yu I. Curele de radiație ale Pământului, în colecția: succesele sovietice în studiul spațiului cosmic, M. 1968, p. 106; Fizica fizică, per. cu engleza. M. 1966; Tverskoy BA Dinamica benzilor de radiații ale Pământului, M. 1968; Rederer H. Dinamica radiațiilor capturate de câmpul geomagnetic, trans. cu engleza. M. 1972; Hess V. Centura de radiatii si magnetosfera, trans. cu engleza. M. 1972; Shabansky VP Phenomena în spațiul perimetral, M. 1972; Galperin Yu I. Gorn LS, Khazanov BI Măsurarea radiației în spațiu, M. 1972.
Fig. 1. Mișcarea particulelor încărcate prinse într-o capcană geomagnetică. Particulele se deplasează într-o spirală de-a lungul liniei de forță a câmpului magnetic al Pământului și se deplasează simultan de-a lungul longitudinii.
Fig. 2. suprafața descrisă de particula (electron) a centurii de radiație; principala caracteristică a suprafeței este parametrul L; N și S sunt polii magnetici ai Pământului.
Fig. 3. Structura centurii de radiații a Pământului (secțiunea transversală corespunde meridianului de la mijlocul zilei): I - centura interioară: II - centura de protoni de energie joasă; III - curea exterioară; IV - zona de cvasi-captură.
Fig. 4. Distribuția densității de flux a protonilor de diferite energii peste ecuatorul geomagnetic. Curbele corespund fluxurilor de protoni cu o energie mai mare decât cea indicată: 1 - Ep> 1 MeV; 2 - Ep> 1,6 MeV; 3 - Ep> 5 MeV; 4 - Ep> 9 MeV; 5 - Ep> 30 Mev.
Fig. 5. Secțiunea magnetosferei Pământului de către meridianul de la miezul nopții pentru cazul în care axa dipolului magnetic al pământului este perpendiculară pe direcția spre Soare. Săgețile indică zonele prin care particulele vântului solar pătrund în magnetosferă.
Marea Enciclopedie Sovietică. - Enciclopedia Sovietică. 1969-1978.
Urmăriți ce "centurile de radiație ale Pământului" în alte dicționare:
CABLUL DE RADIAȚIE A PĂMÂNTULUI - regiuni interioare ale magnetosferei terestre, în care magnetul. câmpul Pământului reține sarcina, particulele (protoni, electroni, particule alfa și nuclee ale elementelor chimice mai grele), care posedă energie cinetică. energie de la zeci de keV la sute de MeV. Ieșirea este încărcată. чк из Р. p. 3. ... ... Enciclopedie fizică
radiațiile de radiație ale pământului sunt regiuni de spațiu apropiat de pământ, caracterizate printr-o densitate crescută a fluxurilor de particule încărcate datorită închiderii lor de câmpul magnetic al Pământului; o lungă ședere în RVP 3. când zborul în spațiul din apropierea Pământului poate provoca ... ... Un mare dicționar medical
centurile de radiatii - planete regiunea internă magnetosfere planetare în care câmpul auto magnetic al planetei reține particule (protoni, electroni), care au energie cinetică mare încărcat. Centurile de radiații ale Pământului au fost descoperite în 1958 de grupuri ... ... Enciclopedii contemporane
Curea de radiație - planete regiunea internă magnetosfere planetare în care câmpul auto magnetic al planetei reține particule (protoni, electroni), care au energie cinetică mare încărcat. Centurile de radiații ale Pământului au fost descoperite în 1958 de grupuri ... ... Dicționar encyclopedic ilustrat
centurile de radiatii - planete regiunea internă magnetosfere planetare în care câmpul auto magnetic al planetei reține particule (protoni, electroni), care au energie cinetică mare încărcat. În curelele de radiații ale unei particule sub acțiunea unui magnet ... ... Encyclopedic Large Dictionary
centuri de radiații - regiunea spațiu circumplanetary în care câmpul magnetic al planetei reține particulele încărcate (protoni (cm) (cm), o particulă alfa (cm) ...) cu energie cinetică ridicată. Există planete Pământ, Jupiter, Saturn, Mercur. Pământul de obicei ... ... mare enciclopedie politehnică
centurile de radiații Van Allen - centurile de radiații Van Allen, câmp de radiații două gogoasa Held câmpul magnetic al Pământului în atmosfera superioară. Numit pentru James Van Allen, care le-a descoperit în 1958. Centurile constau din particule încărcate care transporta energia de la ... ... Știință și Tehnologie dicționarului enciclopedic
radiații radiații - planete, regiuni interioare ale magnetosferelor planetare, în care câmpul magnetic propriu al planetei deține particule încărcate (protoni, electroni) care posedă o mare energie cinetică. În centura de radiații a unei particule sub acțiunea unui dicționar magnetic ... ... encyclopedic
- Magnetismul pământului. În forma educativ-populară se vorbește despre magnetismul terestru. Considerat ca un câmp geomagnetic pe suprafața pământului (elemente de magnetism terestru, cartele magnetice, drift și inversiune ... Mai mult Cumpărați pentru 926 руб
- Magnetismul pământului. Tarasov L.V. În forma educativ-populară se vorbește despre magnetismul terestru. Considerat ca un câmp geomagnetic pe suprafața pământului (elemente de magnetism terestru, cartele magnetice, drift și inversiune ... Mai mult Cumpărați pentru 906 руб
- Magnetismul pământului. L. V. Tarasov. În forma educativ-populară se vorbește despre magnetismul terestru. Acestea sunt considerate ca un câmp geomagnetic pe suprafața Pământului (elemente de magnetism terestru, carduri magnetice, drift și inversiune ... Citește mai mult Cumpărați pentru 713 UAH (only Ukraine)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: