Sugárzás Földövek Enciklopédia BSE
A "Föld sugárzási övének"
Sugárzási övek, belső régiók a föld magnetoszféra, amelyben a mágneses mező a Föld megtartja töltött részecskék (protonok, elektronok, alfa-részecskék), amelynek kinetikus energiája származó tíz több száz keV-MeV (különböző területein a P. o. Z. energiája a részecskék eltérő, lásd: Föld, Földi struktúra rész). A geomagnetikus mező erővonalainak speciális kialakítása, amely mágneses csapdát képez a töltött részecskék számára, zavarja az RS-től származó töltött részecskék felszabadulását. Rögzített mágneses csapda föld részecskék hatása alatt a Lorentz-erők teszik összetett mozgást, ami lehet, mint egy oszcillációs mozgást áramlását egy spirális útvonal mentén a mágneses mező vonal az északi féltekén Southern és vissza, miközben a lassabban mozgó (hosszúság drift) a Föld körül (Fig. 1 ). Amikor a részecskék a spirál felé mozognak a mágneses mező növelése felé (közeledik a Földhöz), akkor a spirál sugarának és pályájának csökkenése csökken. A részecske sebesség vektora, amely változatlan marad a nagyságrendben, megközelíti a sík irányára merőleges síkot. Végül, egy bizonyos ponton (tükörkép), a részecske "tükrözi". Az ellenkező irányba mozog - a másik félteke konjugált tükörpontjához. Az északi féltekén az északi féltekén át a déli protonra eső 100 mV energiával rendelkező oszcilláció 0,3 másodperc alatt végrehajtódik. Egy ilyen protont egy geomagnetikus csapdában elért idő ("élet") elérheti a 100 évet (3 × 10 9 másodperc), amely idő alatt akár 10 10 oszcillációra is képes. Átlagosan az elfogott nagy energiájú részecskék több százmillió rezgést eredményeznek az egyik féltekétől a másikig. A hosszúság-eltolódás sokkal lassabb ütemben történik. A részecskék energiájától függően, egy pár percig egy napig teljes forradalmat kelt a Föld körül. Pozitív ionok húzódnak nyugatra, elektronok keleten. A részecske mozgása egy spirál mentén a mágneses mező erővonala körüli körzetében az úgynevezett rotáció körül alakulhat ki. pillanatnyi forgásközéppontját és a centrum transzlációs mozgását az erővonal mentén.
A sugárzási övek szerkezete. Amikor egy feltöltött részecske a Föld mágneses mezőjében mozog, pillanatnyi forgási központja ugyanazon a felületen van, mágneses héjnak nevezik (2. Mágneses héj jellemzi paraméter L. numerikus értékét, ha a dipólus mezőben (lásd. Dipól) egyenlő azzal a távolsággal, kifejezve a sugara a Föld, amely kiterjeszti a mágneses héj (dipólus az egyenlítői síkban) a központ dipólus. Egy igazi földi mágneses mezőre (lásd a Föld mágnesességét) az L paraméter közelíti ugyanazt az egyszerű jelentést. A részecskék energiája összefügg az L paraméter értékével; Az L kisebb értékű héjakon nagy energiájú részecskék vannak. Ezt azzal magyarázza, hogy a nagy energiájú részecskéket csak egy erős mágneses mező tartja meg, vagyis a magnetoszféra belső régióiban. Általában izolált belső és külső R. f. 3. Az alacsony energiájú protonok öv (gyűrű a jelenlegi zóna) és egy zóna quasicapture részecskék (3.), Vagy auroral besugárzással (lat. És cím auroral). Belső sugárzási öv jellemzi nagy energiájú protonok (20-800 MeV) maximális fluxus sűrűsége protonok energia Ep> 20 MeV 10 4 protonok / (cm 2 × sec × Sr) a L távolság 1,5. A belső övben vannak olyan elektronok is, amelyek energiái 20-40 keV-tól 1 MeV-ig terjednek; az elektronáramlási sűrűség Ee ≥ 40 keV esetén legfeljebb 10 6 -10 7 elektron / (cm 2 × sec × sr).
A belső öv a Föld körül található egyenlítői szélességben (4. ábra).
Kívülről ezt az övezetet egy L 2-es mágneses héj határozza meg, amely 45 ° -os geomágneses szélességben metszik a Föld felszínével. A Föld felszínéhez (200-300 km-ig) a belsõ öv a brazíliai mágneses anomália közelében áll, ahol a mágneses mezõ erõsen gyengül; a földrajzi egyenlítő felett a belső öv alsó határa 600 km-re van a föld felett Amerikától és 1600 km-re Ausztráliától. A belső öv alsó határán a légköri gázok atomjai és molekulái közötti gyakori ütközések során részecskék elveszítik energiájukat, eloszlanak és a légkör elnyeli őket.
A külső RV a C l3 és L6 mágneses héjak közé van zárva, maximális részecske-fluxus-sűrűségük L 4,5. A külső szíjat 40-100 keV energiával rendelkező elektronok jellemzik, amelyek maximális áramlási sebessége eléri a 10 6 -10 7 elektront (cm 2 × sec × sr). A külső RRW részecskéinek "élettartama" átlagos időtartama 10 5-10 másodperc. A magas napsugárzás időszakában a külső övben nagy energiájú elektronok (legfeljebb 1 Mev és magasabb) vannak jelen.
Az alacsony energiaproton öv (Ep 0,03-10 MeV) L 1,5-től 7-8-ig terjed. A kvázi csapdázás vagy az auroralis sugárzás zónája a külső övön túl helyezkedik el, összetett térszerkezete van, mivel a magnetoszféra a szoláris szél által okozott deformációnak köszönhető (a feltöltött részecskék áramlása a Napból). A kvázi befogási zóna részecskék fő összetevője az elektronok és az energiával rendelkező protonok <100 кэв. Внешний пояс и пояс протонов малых энергий ближе всего (до высоты 200—300 км ) подходит к Земле на широтах 50—60°. На широты выше 60° проецируется зона квазизахвата, совпадающая с областью максимальной частоты появления полярных сияний . В некоторые периоды отмечается существование узких поясов электронов высоких энергий (Ee 5 Мэв ) на магнитных оболочках с L 2,5—3,0.
A ritkaföldfémek valamennyi részecskéinek energiaspektrumait a következő formákkal írják le: N (E) E g. ahol N (E) - a szemcsék száma adott energia E., vagy N (E) a jellemző értékeket g »1,8 protonok az energia tartományban 40-800 MeV, E0 200-500 keV elektronok a külső és belső övek és E0 100 keV alacsony energiájú protonok esetén.
A sugárzók felfedezésének története. Történelmileg elsőként fedezték fel a belső öveket (az amerikai tudósok egy csoportja, John Van Allen 1958-ban) és a külső öv (az SN Vernov és az AE Chudakov vezette szovjet tudósok 1958-ban). A ritkaföldfémek részecskeszűrőit a Föld mesterséges műholdakra szerelt műszerek (Geiger-Muller számlálók) rögzítették. Lényegében az RVP nem rendelkezik világosan meghatározott határokkal, mivel minden típusú részecskék az energiájuknak megfelelően "saját" sugárzási övnek felelnek meg, ezért helyesebb a Föld egyetlen sugárzónájáról beszélni. Az RVP külsõ és belsõ elválasztása, a kutatás elsõ szakaszában elfogadott és jelen pillanatban megõrizve a tulajdonságaik különbözõ eltérései miatt alapvetõen feltételes.
Az elméleti lehetőségét, hogy létezik a mágneses csapda a Föld mágneses terének igazolták számításokkal Stormera K. (1913) és H. Alphen (1950), de csak a műholdak kísérletek azt mutatták, hogy valóban létezik, és a csapda van töltve nagy energiájú részecskék.
A Föld sugárzószíjai feltöltése részecskék és a részecske elvesztésének mechanizmusa révén. A befogott részecskék eredete olyan energiával, amely lényegesen magasabb, mint az atomok és a légkör molekuláinak termikus mozgásának átlagos energiája, többféle fizikai mechanizmus hatásával jár: a neutronok bomlása. által létrehozott kozmikus sugarak a Föld légkörében (az ebben a folyamatban képződött protonok kiegészítik a belső RV-t). "Szivattyúzza" a részecskéket a szíjakba a geomágneses zavarok (mágneses viharok) során, ami elsősorban az elektronok létezését határozza meg a belső övben; lassú gyorsítást és átadása részecskék napenergia eredetű külső belső magnetoszféra régió (mivel az elektronok feltöltik külső öv és egy öv alacsony energiájú protonok). A napszél-részecskék átjutása a ritka földfémekbe a magnetoszféra speciális pontjain keresztül történik (az úgynevezett nappali poláris kúpok, lásd az 5. ábrát), valamint az ún. Semleges réteg a magnetoszféra farán (az éjszakai oldaláról). A nappali csorbulások és a semleges farokréteg területén a geomagnetikus mező élesen gyengül, és nem jelent akadályt a bolygóközi plazma töltött részecskéi számára. Részeiként a RV-eket is feltöltik a protonok és a napszimbolikus sugárzás elektronainak befogása, amelyek a magnetoszféra belső régióiba hatnak át. A felsorolt részecskék forrása, nyilvánvalóan, elegendő egy ritka hullámú hullám létrehozásához, amelynek jellemző részecske-eloszlása van. Dinamikus egyensúly van az övfeltöltés folyamata és a részecske-veszteség folyamatai között az orosz Távol-Keleten. Alapvetően részecskék elhagyják R. f. C elvesztése miatt az energiát azáltal ionizációs (korlátozza Emiatt, például a tartózkodás a belső öv protonok mágneses csapda t idő szeptember 10 sec), mert a fényszóró részecskét kölcsönös ütközések és szórás mágneses inhomogenitás és különböző eredetű plazma hullámok (pl. plazma). A szétszóródás lerövidítheti az elektronok élettartamát a külső szalagon 10 4 -10 5 másodpercig. Ezek a hatások vezetnek sérti a feltételek stacionárius mozgás a részecskék a geomágneses mezőben (azaz. N. adiabatikus invariancia) és a „kiütések” részecskék P. o. C az atmoszférában mágneses mező erővonalai mentén.
A Föld sugárzási övének folyamatainak összekapcsolása más folyamatokkal a Föld közelében. A sugárzási övek különböző időbeli eltéréseket tapasztalnak: a Földhöz közelebb és egy stabilabb belső öv - a kisebb, a külső öv - a leggyakoribb és legerősebb. Kis változatok léteznek a naptevékenység 11 éves ciklusában. A külső öv jelentősen megváltoztatja határait és szerkezetét még a magnetoszféra jelentéktelen perturbációjával is. Az alacsony energiájú protonövek ebben az értelemben közbenső pozíciót foglalnak el. A ritkaföldfémek különösen erős változatai a mágneses viharok alatt mennek keresztül. Először is, a külső övben az alacsony energiájú részecskeáram sűrűsége élesen nő, ugyanakkor a nagy energiájú részecskék észrevehető frakciója elvész. Ezután az új részecskék felfogják és felgyorsulnak, így a szalagokban a részecskekáramok olyan távolságokban jelennek meg, amelyek általában közelebb vannak a Földhöz, mint csendes körülmények között. A tömörítési fázis után az RP kezdeti állapotához lassú, fokozatos visszatérés következik be. Időszakok során magas szoláris mágneses viharok fordulnak elő nagyon gyakran, hogy a hatás az egyes viharok egymásra elhelyezve, és egy maximális külső öv ezen időszakokban közelebb helyezkedik el a Föld (L 3,5), mint a időszakokban, amikor alacsony naptevékenység (L 4, 5-5,0).
Az RV-k komoly veszélyt jelentenek a Föld közelében lévő hosszú távú repülésekben. Az alacsony energiájú protonok áramlata le tudja tiltani a napelemeket és vékony optikai bevonatok zavarosságát okozhatja. A tartós tartózkodás a belsõ övezetben az ûrhajón belüli élõ organizmusok sugárzásának károsodásához vezethet a nagy energiájú protonok hatására.
A Földön kívül a sugárzószíjak Jupiterben és esetleg a Szaturnuszban és a Merkúrban is léteznek. Sugárzási öv Jupiter vizsgált amerikai űrjármű „Pioneer 10” lényegesen nagyobb a hosszúsága, a nagyobb energia és sűrűsége részecskék részecske fluxusok, mint R. f. C sugárzás detektálható Saturn öv radioastronomical módszerek. A szovjet és az amerikai űrhajók azt mutatták, hogy a Vénusz, a Mars és a Hold nem sugárzószíjakkal rendelkezik. A Mercury mágneses mezőjét az amerikai Mariner 10 űrállomás fedezte fel a bolygó közelében történő repülés közben. Ez lehetővé teszi a Merkúr sugárzónájának létezését.
REFERENCIÁK Vernov SN Vakulov PV Logachev Yu I. A Föld sugárzószíjai, a gyűjteményben: szovjet sikerek a világűr tanulmányában, M. 1968, p. 106; Kozmikus fizika, per. angolul. M. 1966; Tverskoy BA A Föld sugárzásának dinamikája, M. 1968; Rederer H. A geomagnetikus mező által elfoglalt sugárzás dinamikája, transz. angolul. M. 1972; Hess V. Radiációs öv és magnetoszféra, transz. angolul. M. 1972; Shabansky VP jelenségek a szárazföldi térben, M. 1972; Galperin Yu I. Gorn LS, Khazanov BI Az űrben lévő sugárzás mérése, M. 1972.
Ábra. 5. A Föld magnetoszférájának metszete a déli meridiánnál abban az esetben, ha a föld mágneses dipólusa tengelye merőleges a Nap irányába. A nyilak jelzik azokat a területeket, amelyeken keresztül a napszél részecskéi behatolnak a magnetoszférába.
Ábra. 3. A Föld sugárzási övének szerkezete (a keresztmetszet megfelel a déli meridiánnak): I - a belső öv: II - az alacsony energiaprotonok övje; III - külső öv; IV - kvázi fogás zónája.
Ábra. 1. A geomágneses csapdába csapódott töltött részecskék mozgása. A részecskék spirálon mozognak a Föld mágneses mezőjének erővonalán, és egyidejűleg a hosszúság mentén sodródnak.
Ábra. 2. A sugárzószalag részecske (elektron) által leírt felület; a felület fő jellemzője az L paraméter; N és S a Föld mágneses oszlopai.
Ábra. 4. A különböző energiák protonjainak fluxus-sűrűsége megoszlása a geomagnetikus egyenlítőn. A görbék megfelelnek a jelzettnél nagyobb energiájú protonfluxusoknak: 1 - E p> 1 MeV; 2 - E p> 1,6 MeV; 3 - E p> 5 MeV; 4 - E p> 9 MeV; 5 - E p> 30 MeV.
Nagy szovjet enciklopédia M. "Soviet Encyclopedia", 1969-1978
Olvassa el a TSB-ben is:
Sugárzás hatások szilárd testben Sugárzás hatások szilárd, különböző jelenségekben a szilárd anyag által okozott ionizáló sugárzás (nukleáris részecskék, röntgen és g-sugárzás). Kölcsönhatásokat.
Sugárzásmérleg A légkör és a mögöttes felület sugárzási egyensúlya, a légkör és az alatta lévő felület által elnyelt és kibocsátott sugárzó energia érkezésének és fogyasztásának összege. Az atmoszféra számára R. b. a.
Sugárzás capture A neutronok, a nukleáris reakció (n, g) sugárzása, amelyben a célmag elfogja a neutronot, és a mag magának gerjesztési energiája g-kvantumként sugároz. A P. s. Valószínűsége. h.