Межпланетный газ

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 

До недавнего времени считалось, что если в космосе, кроме космической пыли, и суще­ствует межпланетный газ1, то плотность его очень мала: в 1 см3 космического пространства содержится всего несколько атомов вещества.

Изучение свечения ночного неба и другие наблюдения привели некоторых ученых к вы­воду, что межпланетное пространство запол­нено электронами, причем в количестве около 100 штук в 1 см3. Столько же должно быть в 1 см3 и протонов, так как межпланетная среда электрически нейтральна.

Но с этими выводами были согласны далеко не все ученые. Некоторые по-прежнему счи­тали, что в межпланетном пространстве коли­чество электронов и протонов не превышает 10 частиц на 1 см3, а большая плотность этих частиц свидетельствует лишь о том, что в меж­планетном пространстве существуют потоки корпускул — частиц, выбрасываемых с поверх­ности Солнца.

Решить этот спор с помощью только назем­ных наблюдений невозможно. Поэтому уточ­нить вопрос о природе и плотности межпла­нетного газа могли только непосредственные измерения, проведенные на спутниках и кос­мических ракетах. Приборы сумели разобрать­ся в том, принадлежит ли протон к потоку сол­нечных корпускул или относится к межпланет-

ному газу. Оказывается, частицы разного про­исхождения различаются по энергиям и ча­стицы больших энергий принадлежат корпу­скулярным потокам; энергия же протонов меж­планетного газа невелика.

Четыре протонные ловушки, установлен­ные на первой советской ракете, ставшей спут­ником Солнца, собирали протоны одновре­менно. Причем две из них были закрыты для протонов малых энергий, в то время как все четыре улавливали протоны корпускулярных потоков. Данные, полученные с помощью таких непосредственных измерений, говорят о том, что межпланетный газ существует. Плотность протонов на высоте 150 км составляет около 1000 частиц в 1 см3, а на расстояниях 100— 150 тыс. км от поверхности Земли она сни­жается до 300—400 частиц в 1 см3.

Итак, мы теперь должны представлять себе межпланетное пространство как сложную сре­ду, заполненную чрезвычайно разреженным протонно-электронным газом. Эта среда во всех направлениях пронизывается различными ви­дами электромагнитного излучения, а также потоками заряженных частиц, испускаемых поверхностью Солнца и звезд.

Изучение как самого состава этой среды, так и причин изменения ее структуры имеет огромную практическую ценность в нашу эпоху начала космических полетов. Кто знает, может быть, космический газ с ничтожной плотностью будет оказывать не меньшее сопротивление кос­мическим кораблям будущего, чем воздух — современным реактивным самолетам.

Магнитное поле Земли и пояса радиации

Крупнейшим научным результатом, полу­ченным с помощью искусственных спутников Земли, ученые считают открытие околоземных поясов радиации, процесс образования кото­рых тесно связан с магнитным полем Земли и таинственными космическими лучами.

Космические лучи образуются в недрах нашей звездной системы — Галактики. Срав­нительно небольшое количество их излучается Солнцем. Приходящие на Землю со всех сторон космические лучи почти не доходят до земной поверхности. Встречаясь с атомами газов, вхо­дящих в состав земной атмосферы, они разби­вают эти атомы и дают начало целому рою вторичных частиц, которые и достигают зем­ной поверхности. Лишь частицы очень больших энергий способны пробить атмосферу, поэтому только их можно фиксировать и изучать непо­средственно на Земле.

Однако по таким наблюдениям нельзя судить об интенсивности первичных кос­мических лучей, идущих из космоса и не под­вергшихся взаимодействию с атмосферой. Сре­ди частиц, имеющихся на высотах до 100 км, лишь ничтожная часть пришла непосредст­венно из космоса, а большинство (около 99,9%) представляет собой вторичное излучение.

Но не только атмосфера защищает нас от космических частиц. На заряженные частицы космических лучей сильное воздействие ока­зывает магнитное поле Земли. Слабые частицы отклоняются к геомагнитным полюсам. Экватори­альных районов достигают только наиболее быстрые частицы. Механизм взаимодействия магнитного поля Земли и заряженных частиц известен давно. Под действием магнитного поля частица начинает двигаться вдоль силовых линий поля, в то же время как бы навиваясь на них. По мере приближения к полюсу силовые линии сгуща­ются и замедляют движение частицы вплоть до полной остановки ее. После этого начинается такое же движение в обратном направлении. И так снова и снова — заряженная частица попадает в ловушку.

В начале космических исследований задача изучения этих «пленников» магнитного поля не ставилась. Но измерения, проведенные со­ветскими и американскими учеными для изу­чения космических лучей на первых же спут­никах, неожиданно показали существование областей с повышенной интенсивностью излу­чения — счетчики космических лучей отметили резкое возрастание количества частиц высо­ких энергий. Это позволило предположить, что магнитное поле Земли является как бы ловуш­кой для вторичных космических лучей. Оно не только отклоняет их, но и удерживает около Земли, накапливает и создает повышенную кос­мическую радиацию.

Окончательно подтвердили эти факты и уточ­нили строение области радиации полеты пер­вой советской космической ракеты «Луна-1» и американской ракеты «Пионер-III». Обе ра­кеты осуществили вертикальный «разрез» око­лоземного пространства. Пройдя сквозь весь пояс радиации, который оказался состоящим из двух зон, они позволили провести много­численные измерения и составить более пол­ное представление о строении этого пояса. Оказалось, что Земля окружена двумя кон­центрическими поясами радиации, своего рода

ореолами, или кольцами. Толще всего эти кольца в плоскости экватора. Внутренний пояс, или зона, начинается с высот порядка 600—1000 км и простирается до 3—4 тыс. км, внешний — с 10 тыс. км, имеет максимум на высоте 20 тыс. км, а его граница кончается в 40—50 тыс. км от Земли. Внутренняя зона состоит из частиц высоких энергий, в основ­ном протонов, а внешняя — из электронов значительно меньших энергий. Кольца зон ра­диации несимметричны относительно центра