anverser wrote in fiberopt_miller

Category:

Пояс ван Аллена (II)

Начало здесь и здесь

Все ведь знают стрелку магнитного компаса, верно? То, из-за чего она поворачивается, называется магнитным полем Земли. 

Почему Земля является магнитом, вменяемой теории нет. Есть теории на уровне гипотез-предположений. Но это нам не важно, главное, что оно у Земли есть.

Таким образом, наблюдая за стрелкой компаса, планету Земля можно считать магнитным диполем в масштабах системы Земля-Солнце.

Второе знание, которое нам понадобится, это то, что Солнце является источником заряженных частиц, протонов и электронов, движущихся с разной скоростью радиально от Солнца.

Теперь нам понадобится школьный учебник физики.

Из закона г-на Лоренца следует, что движущиеся от Солнца заряды, попадая в в магнитное поле Земли, получают ускорение, отклоняющее их от первоначальной (прямо от Солнца) траектории.

Какая-то часть из этих частиц получит такое возмущение своей трактории, что в результате будет вращаться вокруг Земли. 

Как-то примерно так:

Такова теория поясов ван Аллена, изложенная на пальцах.

Теперь посмотрим на результаты измерений.

Распределение интегральных потоков протонов в плоскости экватора.
Распределение интегральных потоков протонов в плоскости экватора.

По оси «икс» здесь расстояние от центра Земли в ее же радиусах, по оси «игрек»  — в логарифмическом масштабе — плотность потока протонов, то есть сколько протов проходит за секунду через квадратный сантиметр поверхности измерительного прибора.

Обратим внимание, что как ось «х» начинается с единицы (от поверхности планеты), так и ось «у» — не от нуля, но от одной частицы в секунду через квадратный сантиметр.

Разные кривые показывают количество (плотность) протонов, энергия (скорость) которых превышает определенное значение, от 0.1 до 400 мега-электрон-вольт.

Это усредненные значения по данным за  период с 1968 по 1974 гг., полученным на спутниках "ОГО-5", "ИМП-1" и "Эксплорер-45", а также на ИСЗ серии "Молния-1" и   "Молния-2" [Сосновец, «Радиационные пояса Земли»].

Видим, что ближе к магниту (Земле) концентрируются частицы со все более высокими скоростями. Этот факт вполне согласен с изложенной выше теорией.

Теперь обратим внимание на то, что ближе к поверхности кривые резко резко падают.

На расстоянии примерно в 0.3 радиуса от поверхности ( примерно 2000 км) протонов уже практически нет, по сравнению с концентрацией в поясе ван Аллена.

Самое простое объяснение этому — Солнце не производит протонов с энергией (скоростью) выше некоторого предела.

Важно понимать, что ни магнитное поле планеты, ни тем более собственно «пояс ван  Аллена» не защищают планету от потока заряженных частиц.

Те частицы, которые летели прямо в точку встречи (не будь магнитного поля), были отклонены и улетели дальше.

Но вместо них те, которые пролетели бы мимо, отклоняются магнитным полем так, что попадают в Землю.

И только та часть, траекторию которых лоренцева сила закручивает в спираль вокруг планеты, образует этот самый «пояс».

Это значит, что на низких (ниже «пояса») орбитах концентрация протонов примерно такая же, как и «выше пояса», за искючением, быть может, той доли малой, что оказалась захвачена в этом «поясе» и наматывают круги вокруг планеты.

Доля-то малая, но она никуда не улетает, накапливаясь.

Снова на пальцах:

Пусть в секунду мимо пролетает тысяча протонов. Пусть один протон из этой тысячи оказывается захвачен в поясе. Это значит, что через тысячу секунд в «поясе» окажется столько же протонов, сколько их пролетает мимо каждую секунду.

Это — не «защита». Это — «ловушка».

И вот через эту то ловушку якобы пролетали астронавты туда и обратно несколько раз в тонкостенной аллюминиевой банке. Каждый раз появляясь из из нее под теле- фото-камеры все в белом.

Теперь надо как-то оценить уровень радиации в алюминиевой банке, содаваемой потоком протонов. Есть еще и поток электронов, но  оставим это. Пусть будут только протоны на высоте 6-7 тысяч км.

Но это уже в следующей серии сезона «пояс ван Аллена».

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic