25 апреля 2019, четверг, 13:07
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

29 декабря 2017, 16:15

Геофизики изучили космические хоры в радиационном поясе Земли

Радиационный пояс Земли
Радиационный пояс Земли

Ученые из Полярного геофизического института исследуют низкочастотные сигналы, которые способны влиять на радиационный пояс Земли. Прогноз поведения пояса позволит минимизировать вред от космической радиации для спутников и космонавтов. В будущем ученые видят возможность искусственно влиять на радиационный пояс. Одна из статей по результатам исследований опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

«Если мы сможем понять механизмы генерации и распространения в магнитосфере таких сигналов и их взаимодействие с энергичными заряженными частицами, это позволит нам в перспективе лучше прогнозировать возрастание потоков радиации на разных высотах. А научившись их прогнозировать, мы сможем вовремя включать дополнительную защиту или просто выключать наиболее чувствительные приборы, и это поможет нам лучше защитить аппаратуру и людей, которые работают в космосе», – сообщил главный научный сотрудник Полярного геофизического института, доктор физико-математических наук Андрей Демехов.

Магнитное поле Земли влияет на потоки заряженных частиц – протонов и электронов – от Солнца (солнечный ветер), заставляя их менять траекторию. Возникающие при этом электрические поля ускоряют заряженные частицы. Эти частицы накапливаются в околоземном космосе, поскольку геомагнитное поле образует для них гигантскую магнитную ловушку. Наиболее энергичные частицы (с энергией порядка мегаэлектрон-вольта и более — это в миллионы раз больше энергии основной доли частиц) образуют радиационные пояса Земли. Их радиационная опасность зависит от количества заряженных частиц и их энергии. Ускоренные (энергичные) заряженные частицы проникают сквозь защиту скафандров и космических аппаратов, нанося вред здоровью космонавтов и повреждая ценную аппаратуру. В спокойные периоды их основное скопление находится выше траектории полета космических станций, однако во время магнитных бурь энергичные частицы могут опускаться вплоть до верхних слоев атмосферы – «высыпаться» в атмосферу.

За изменение концентрации энергичными электронами радиационных поясов Земли отвечают волны очень низкочастотного (ОНЧ) диапазона: от 3 до 30 килогерц. В этом диапазоне существуют так называемые хоровые излучения (хоры) – короткие импульсы (элементы), по звуку напоминающие птичьи трели. Если вывести их на радиоприемник, мы услышим высокие отрывистые свистки, как правило, быстро повышающиеся по частоте. Эти сигналы создаются в области радиационного пояса, а механизм их создания до сих пор вызывает споры среди исследователей.

При помощи таких сигналов передается энергия между ускоренными электронами: частицы с меньшими энергиями генерируют волны, а с большими – поглощают их. Что позволяет последним разогнаться до скоростей света. Таких электронов относительно мало, но именно они представляют опасность для космической аппаратуры. Пока одни электроны ускоряются и взаимодействию с волнами, другие «высыпаются» из геомагнитной ловушки в атмосферу. Найти общий баланс между ускорением и потерями частиц — сложная задача.

Спектрограммы хоровых элементов, зарегистрированных на Земле (вверху) и на спутнике Van Allen Probe A (RBSP-A, внизу). Запись наземных данных сдвинута на 1,3 с, то есть сигналы сначала были приняты наземной станцией (Каннуслехто, Финляндия), и лишь спустя 1,3 с – на спутнике. Цветовая шкала обозначает спектральную плотность энергии волн. Из статьи Demekhov A.G. et al. (2017), Geophys. Res. Lett., doi:10.1002/2017GL076139.

Сегодня данных для изучения ОНЧ-излучений накоплено много, однако, случаи наблюдений, когда одинаковые сигналы наблюдаются хотя бы в двух разных точках пространства, достаточно редки, а для хоровых сигналов — уникальны.

«Несмотря на более чем пятидесятилетнюю историю изучения и десятки публикаций только за последние пять лет, до сих пор никому не удавалось наблюдать одну и ту же последовательность хоровых элементов на земле и в магнитосфере. Нам впервые удалось найти такое событие, используя данные наземных измерений в Финляндии и спутников Van Allen Probes», – рассказал Андрей Демехов.

Зарегистрировав хоры на Земле и на спутнике, ученые обнаружили, что хоровые сигналы могут достигать поверхности Земли, отражаться от нее и возвращаться в область их генерации на расстояниях в десятки тысяч километров. При этом сложная последовательность хоров, позволяющая воздействовать на электроны, практически не искажается. Формирование и изменение во времени таких сигналов и особенности их воздействия на заряженные частицы – основные вопросы, на решение которых направлена работа ученых.

Как известно, космос и планеты постоянно «шумят», посылая огромное количество излучений на разных частотах. Однако не все эти сигналы сливаются в монотонное шипение, одинаковое во всех направлениях. Возникновение сигналов в узком частотном диапазоне, в частности хоровых излучений, можно рассматривать как пример самоорганизации в системе космоса, поэтому исследование их природы представляет большой интерес с точки зрения фундаментальной науки. Их описание – непростая задача, учитывая, что система обладает сложным характером нелинейности. Помимо того, что низкочастотные электромагнитные волны регулируют динамику радиационных поясов Земли, они формируют электромагнитную обстановку в околоземном и околопланетном пространстве. Генерируемые электромагнитные сигналы несут важную диагностическую информацию.

В последнее время интенсивно обсуждаются перспективы активного воздействия на радиационные пояса (их «очистки») посредством электромагнитных сигналов искусственного происхождения. Сгенерировав низкочастотный сигнал с подходящими свойствами, можно было бы «выбивать» заряженные частицы из магнитных ловушек и тем самым уменьшать радиацию в некоторой области пространства. Но действия даже самой мощной из существующих установок хватит лишь на кратковременный и локальный эффект.

Исследования ведутся совместно с коллегами из Института прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН), Института физики атмосферы АН Чехии, факультета математики и физики Карлова университета в Праге и Геофизической обсерватории Соданкюля в Финляндии.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.