Радіаційна зона Землі

Всі ми ще зі шкільної лави знаємо, що Земля – ​​своєрідний природний магніт. Магнітне поле нашої планети подібно полю однорідно намагніченої сфери, розташованої усередині земної кулі. При цьому в Північній півкулі Землі знаходиться південний магнітний полюс цього планетного магніту, а в Південній півкулі – північний. Силові лінії магнітного поля Землі виходять з Південної півкулі і, огинаючи земну кулю, спрямовуються в його Північну півкулю. Виявити геомагнітне поле можна за допомогою магнітної стрілки, вільно обертається на вістрі голки. Під його дією стрілка встановлюється в напрямку північ-південь.

Магнетизм Землі може бути обумовлений або намагниченностью земного речовини, або впорядкованими системами електричних струмів. Але земна речовина, що знаходиться глибше 50 км, не може намагнічуватися через високу температуру, яка панує всередині планети. Отже, магнетизм Землі може генеруватися (збуджуватися) тільки системами електричних струмів. Такі струми течуть, мабуть, в зовнішньому – рідкому ядрі Землі.

Як відомо, дипольні магнітні поля, тобто поля з двома полюсами, є пасткою для заряджених частинок. Магнітне поле Землі теж дипольне. Значить, воно теж має володіти подібним властивістю.

У 1964 році за допомогою радянських штучних супутників “Електрон” було встановлено, що заряджені частинки утворюють навколо Землі єдину радіаційну зону. За формою вона схожа на гігантський бублик. Тільки в різних зонах “бублика” переважають частки різного сорту (протони або електрони) і розподілені вони вкрай нерівномірно.

Прояснилася і картина руху заряджених частинок. Потрапивши в магнітну “пастку”, вони рухаються по спіралях уздовж силових ліній магнітного поля Землі, відбиваючись від одного геомагнітного полюса до іншого.

А як далеко простирається зона радіації?

Скажімо прямо: у неї немає постійних і чітких кордонів. Вважають, що в площині геомагнітного екватора вона починається на висоті 200-300 км в західній півкулі (над Бразилією) і близько 1600 км – в східному (над Австралією). Зі збільшенням геомагнітної широти ця межа знижується і над 65-ми геомагнітними паралелями проходить на висоті всього лише 100 км.

Ексцентричне розташування радіаційного поясу по відношенню до поверхні земної кулі пояснюється нахилом геомагнітної осі до осі обертання Землі приблизно на 11,5 градуса. Крім того, гігантський дипольний земної магніт зміщений на 436 км від центру Землі в бік Тихого океану.

Зовнішня межа пояса радіації починається на тих же 65-х геомагнітних широтах на висоті приблизно 100 км. Зі зменшенням широти радіаційна зона швидко віддаляється від Землі і в області геомагнітного екватора проходить на відстані 35 тис. Км від нічного боку планети і до 50 тис. – від денної. Її обриси непостійні і сильно змінюються в залежності від активності Сонця. Тому завдання геофізиків полягає в тому, щоб навчитися передбачати положення кордонів цієї зони, особливо в періоди пілотованих космічних польотів, оскільки тривале перебування космонавтів у зоні радіації поки що небезпечно. Отже, заряджені частинки утворюють навколо Землі щось на зразок велетенського ореолу.
Цілком доречно запитати: звідки беруться ці частинки? Що служить їх джерелом?

Апаратура, встановлена ​​на перших радянських космічних ракетах, запущених в 1959 році до Місяця, а також на деяких американських космічних апаратах, виявила в міжпланетному просторі постійно діючий потік заряджених частинок (в основному протонів і електронів), що летять від Сонця. Це нове фізичне явище отримало назву сонячного вітру.

Відкриття сонячного вітру становить інтерес не тільки з точки зору вивчення процесів, що протікають на Сонці. Воно має винятково велике значення для розуміння цілого ряду геофізичних явищ. Сонячний вітер якраз і є той космічний “порушник спокою”, який несе відповідальність за багато явищ, що розігруються в навколоземному просторі.

Зокрема, під час зустрічі сонячного вітру з магнітним полем Землі його частки, що рухаються зі швидкістю 300-800 км / с, утворюють ударну хвилю. Остання тисне на магнітне поле, стискає його. В результаті з боку Сонця воно тягнеться приблизно на десять земних радіусів. Але справа цим не обмежується. Сонячний вітер змінює форму силових ліній магнітного поля і на нічній стороні Землі. Він витягує їх в сторону, протилежну Сонцю: у Землі утворюється довгий магнітний шлейф, що тягнеться на її нічній стороні на сотні земних радіусів.

Таким чином, якщо ідеальне магнітне поле нашої планети має бути симетричним щодо магнітної осі, що з’єднує магнітні полюси, то в дійсності воно виявляється сильно деформованим, зміненим до невпізнання. І це – робота сонячного вітру!

Як бачимо, магнітосфера Землі зовсім не є сферою. Це швидше “груша”, повернена своїм довгим хвостом в антісолнечном напрямку і сильно розтягнута. А всередині цієї груші, біля самої основи її, – наша планета в ореолі заряджених частинок, що утворюють небезпечний радіаційний пояс. Зовнішні границі магнітосфери визначаються з умови рівноваги тиску: з одного боку – сонячного вітру, з іншого – магнітного поля Землі.

Як показали космічні дослідження, просторові межі та обриси магнітосфери Землі змінюються в ході 11-річного циклу сонячної активності. Вона як би пульсує в ритмі діяльності великого світила.

Космос всередині магнітосфери прийнято називати ближнім космосом або навколоземних космічним простором. А вже далі, за її межами, починається справжній космос. І перша його сходинка – міжпланетний простір.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Що таке туманності?