Техника - молодёжи 1960-05, страница 40

МАГНИТНЫЕ силовые линии

Ученые предполагают, что магнетизм Земли связан с электрическими токами, текущими в ее жидком ядре. Существующая форма магнитных силовых линий, по-видимому, определяется именно этими процессами. А характер силовых линий, в свою очередь, определяет форму поясов радиации.

Газоразрядный счетчик позволяет определять число попадающих а него частиц, но не определяет их энергии. С зтой второй задачей справляется так называемый сцинтилляцион-ный счетчик — кристалл йодистого натрия. Частица, попавшая в кристалл, вызывает в нем поток фотонов, который направляется в специальное устройство — фотоумножитель. Здесь первичный импульс усиливается в строго определенное число раз. Это и позволяет определить величину энергии частицы, вызвавшей фотонную «лавину».

СПУТНИКИ ОБСЛЕДУЮТ ВНЕЗЕМНОЕ ПРОСТРАНСТВО

Первые данные о существовании высокой интенсивности заряженных частиц е северных широтах были получены при помощи второго советского искусственного спутника Земли. При нескольких его пролетах севернее 60-й географической параллели было обнаружено необычное возрастание числа частиц (примерно на 100%). второй спутник летал над территорией СССР на высоте 225—700 км. Сведения о высокой интенсивности заряженных частиц в экваториальных широтах на высоте более 1 000 км были получены Ван-Алленом при полетах американских спутников.

Однако только запуск третьего советского спутника позволил экспериментально установить наличие вокруг Земли двух зон повышенной радиации. Третий спутник летал в очень большом диапазоне географических широт, начиная от Северного полярного круга до экватора и дальше вплоть до самой Антарктиды, высота его полета в северных широтах менялась от 250 км до 550 км, а в южных составляла примерно 1 600 км.

Показания счетчиков третьего спутника позволили надежно установить границы внутренней зоны радиации. В западном полушарии она начинается на высоте 600 км, а в восточном — иа высоте 1 600 км. На первый взгляд это кажется странным, но на самом деле несимметричный характер внутренней зоны легко объясняется тем, что центр магнитного поля не совпадает с центром Земли, а сдвинут относительно него на целых 500 км. внешняя граница зоны удалена в экваториальной плоскости иа расстояние около 4 тыс. км от поверхности Земли. *

Из каких же частиц состоит внутренний радиационный пояс и как они попадают в магнитную ловушку?

Путем остроумного и тонкого анализа показаний приборов С. Н. Вермову и А. Е. Чудакову удалось доказать, что во внутреннем поясе преобладают протоны с энергиями около 100 млн. электроновольт. Ими же была предложена гипотеза, которая наиболее вероятно объясняет этот результат.

Дело в том, что под действием космических лучей, идущих к нам из беспредельных просторов вселенной, происходит разрушение атомных ядер вещества верхних слоев атмосферы. Один из продуктов этого разрушения — нейтроны. Не обладая электрическим зарядом, нейтроны беспрепятственно проходят через магнитное поле. Но нейтрон недолговечен. В течение примерно 15 минут он распадается на протон и электрон, причем основная доля его энергии уносится протоном. Если распад произошел именно в тот момент, когда нейтрон пролетал через магнитную ловушку, то продукты распада окажутся пойманными ею.

Гипотеза Вернова—Чудакова подтверждается еще и тем, что электроны также были обнаружены в составе внутреннего пояса радиации. Их энергия — порядка сотен тысяч электроновольт. Электроны были зафиксированы на краю внутренней зоны а интервале геомагнитных широт примерно от 35° до 40°. Но есть основания считать, что электронное излучение малых энергий существует во всей внутренней зоне.

К ГРАНИЦАМ МАГНИТНОЙ «ЗАПАДНИ»

Приборы третьего спутника дали много важных сведений и о внешнем поясе радиации. Было установлено, что его излучение состоит из электронов с энергией около 100 тыс. электроновольт, причем число этих электронов сильно меняется со временем. Наоборот, интенсивность излучения внутреннего пояса по данным приборов была практически постоянной.

Но более подробные данные о расположении, составе и энергиях частиц внешней зоны были получены с помощью первой и второй советских космических ракет. Непосредственно иа опыте было получено, что она простирается на расстояние около 10 радиусов от центра Земли (60 тыс. км). Нижняя граница зоны е экваториальной плоскости расположена на расстоянии примерно 20 тыс. км от центра Земли. Оказалось, что «населяющие» ее электроны делятся на две группы: так называемую «мягкую» — с энергией в несколько десятков тысяч электроновольт, и «жесткую» — с энергией оиоло 1 млн. электроновольт. Соотношение интенсивности мягкой и жесткой групп оказалось непостоянным внутри зоны: чем ближе к максимуму интенсивности, тем относительно больше становится «мягких» электронов.

Проникающая способность электронов этих двух групп резко различна. «Мягкие» электроны а состоянии «прострелить» лишь фольгу толщиной в несколько микрон, тогда как «жесткие» порождают мощное гамма-излучение, способное проходить через большие слои вещества. Даже слой стальной брони толщиной в 1 см ослабит его поток всего в несколько раз. Протоны внутреннего пояса радиации способны проходить через такой слой лишь частично. Поток энергии электронов внешней зоны оказался настолько большим, что в районе максимума его даже не удалось измерить приборами первой космической ракеты.

Как объясняют сейчас ученые происхождение внешней зоны радиации?

вероятнее всего, что ее возникновение связано с потоками частиц, периодически испускаемых Солнцем. По-видимому, очень малая часть этих потоков может каким-то способом проникать в «западню», образуемую для заряженных частиц магнитным полем Земли, и оставаться там.

Открытие вокруг нашей планеты двух поясов радиации очень важно для определения способов защиты аппаратуры и пассажиров будущих космических кораблей. Кроме того, исследование подобных излучений может явиться средством обнаружения даже слабых магнитных полей небесных тел. Расчеты показывают, что таким путем можно обнаружить поля даже в тысячу раз более слабые, чем поле Земли. Так, благодаря полету второй космической ракеты было обнаружено отсутствие магнитного поля Луны. Не было обнаружено вблизи нашего естественного спутника и лунного «ореола» из заряженных частиц. Нет сомнений в том, что наши знания о свойствах магнитной «западни», столь необходимые для будущих исследований мирового пространства, будут быстро пополняться.

На виладие: Подобно двум огромным ожерельям охватывают Землю зоны заряженных частиц. Они были отирыты с помощью искусственных спутников Земли и космических ранет. Своим существованием эти зоны обязаны земному магнитному полю. Попадая в него, заряженные частицы движутся по сложным исиривлеи-ным траекториям. Красная линия изображает путь одной из таиих частиц. Вверху справа — разрез поясов радиации и траектория первой советской иосмиче-сиой ракеты. Более густые оттеиии цвета соответствуют местам повышенной интенсивности излучения.