Радиационный пояс Земли

Рассмотрено современное представление о природе и основных характеристиках радиационного пояса Земли, естественного околоземного образования, удерживающего огромные потоки заряженных частиц — протонов и электронов.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Радиационный пояс Земли

Аркадий Моисеевич Гальпер, Московский
инженерно-физический институт


1. Введение


Область ближайшего околоземного космического
пространства в виде кольца, окружающего Землю, в которой сосредоточены огромные
потоки протонов и электронов, захваченных дипольным магнитным полем Земли,
получила название радиационного пояса Земли (РПЗ). За рубежом ее обычно
называют поясом Ван-Аллена. РПЗ был открыт американскими и советскими учеными в
1957-1958 годах [1],[2]. С тех пор в космосе было проведено огромное количество
экспериментов, позволивших изучить основные свойства и особенности РПЗ.
Радиационные пояса наподобие земного существуют у планет, обладающих магнитным
полем и атмосферой. Благодаря американским межпланетным кораблям они были
обнаружены у Юпитера, Сатурна и Марса?


Что же такое РПЗ? Качественно это можно объяснить
следующим образом. Дипольное магнитное поле Земли - это набор вложенных друг в
друга магнитных оболочек. Его структура напоминает луковицу или кочан капусты.
Магнитную оболочку можно определить как замкнутую поверхность, сотканную из
магнитных силовых линий. Чем ближе оболочка к центру диполя, тем больше
напряженность магнитного поля и импульс, необходимый заряженной частице, чтобы проникнуть
извне к этой оболочке. Таким образом, N-я оболочка характеризуется импульсом
частицы PN . Если же начальный импульс частицы меньше, чем PN , то магнитное
поле ее отразит и частица вернется в космическое пространство. Если же эта
частица каким-то образом окажется на N-й оболочке, то покинуть ее она уже не
сможет. Такая захваченная частица останется в ловушке, пока не рассеется или не
потеряет энергию при столкновении с остаточной атмосферой.


2. Общее
описание РПЗ


2.1.
Магнитное поле Земли


Магнитное поле Земли - диполь, ось которого составляет
с осью вращения Земли угол 11°, не проходит через геометрический центр вращения
Земли, а сдвинута на 342 км в сторону, противоположную восточной оконечности
Бразилии. Полярность магнитного поля Земли противоположна географической.
Северный магнитный полюс расположен на юге, в Антарктиде, а Южный - на севере,
в Канаде. Так, Москва, расположенная на 56° северной географической широты,
имеет южную магнитную широту 51°. Магнитный момент Земли M = 8,1 Радиационный пояс Земли1025
Гс Радиационный пояс Землисм3,
и средняя напряженность магнитного поля на поверхности Земли составляет ~ 0,4
Гс. Общепризнанной теории происхождения магнитного поля Земли до сих пор нет.
Среди имеющихся гипотез наиболее правдоподобны две: поле вызвано вращающимся
железным ядром Земли или гигантским электрическим током, опоясывающим Землю на
большом расстоянии от центра Земли.


Наклон и смещение оси диполя по отношению к оси
вращения, а также величина магнитного момента определяют лишь общую картину
магнитного поля Земли. На малых расстояниях от Земли поле несколько искажается
под влиянием магнитных аномалий: Бразильской, Южноатлантической, Северной и др.
На расстояниях же более 6-7 радиусов Земли оно существенно искажено солнечным
ветром (магнитным полем, вмороженным в плазму солнечного ветра). На рис. 1
представлена картина пространства, занимаемого магнитным полем Земли и
называемого магнитосферой.


Магнитосфера сильно сплюснута со стороны Солнца и
очень вытянута с противоположной (то есть ночной). “Хвост” земной магнитосферы
простирается до траектории Луны. Именно в вытянутой части магнитосферы иногда
случаются разрывы магнитных силовых линий, и через них солнечный ветер
прорывается внутрь магнитосферы.







Радиационный пояс Земли


Рис. 1. а) - дипольное магнитное поле,
б) - магнитное поле Земли, трансформированное потоком солнечного ветра
(меридиональная плоскость).


Скачиваний: 0
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат