Смертельные пояса ван аллена. Радиационный пояс ван аллена

А.М.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 (РПЗ). За рубежом ее обычно называют поясом Ван-Аллена. РПЗ был открыт американскими и советскими учеными в 1957-1958 годах , . 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 , и .

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 P N . Если же начальный импульс частицы меньше, чем P N , 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 10 25 Гс см 3 , 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. 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.

На расстояниях менее 6-7 радиусов Земли магнитное поле можно считать почти дипольным, сферически симметричным и не зависящим от долготы. Тогда напряженность магнитного поля в любой точке пространства определяется как

В плоском двумерном приближении каждая точка может быть определена магнитной силовой линией, на которой она находится, и углом , то есть магнитной широтой. При этом саму магнитную силовую линию можно “пометить” расстоянием между экваториальной точкой этой линии и центром диполя и выразить в относительных единицах L = r экв /r з, где r экв - расстояние от экваториальной точки до центра диполя, а r з - радиус Земли. Так, магнитная силовая линия с параметром L = 1 имеет экваториальную точку на поверхности Земли.

Положение любой точки в магнитосфере Земли может быть обозначено как трехмерными географическими координатами, так и магнитной системой координат. Обычно для описания движения заряженных частиц используют магнитную координатную систему (L , B ), называемую системой координат Мак-Илвайна по имени предложившего ее ученого.

2.2. Движение частиц в магнитном поле Земли

1. Если в магнитном поле скорость заряженной частицы направлена под некотором углом q (так называемый питч-угол) к направлению магнитной силовой линии, где находится частица, то вектор ee скорости можно разложить на две составляющие: по касательной к магнитной силовой линии и перпендикулярно к ней. Движение такой частицы может быть представлено как ларморовское вращение вокруг магнитной силовой линии (центр вращения частицы в магнитном поле называют ведущим центром) и поступательное (движение центра вращения вдоль магнитной силовой линии). В результате сложения этих составляющих частица движется по спиральной траектории, навиваясь на магнитные силовые линии, и, если эти магнитные линии замкнутые, возникает обычный эффект магнитного удержания (рис. 2).

Радиус вращения R л вокруг силовой линии, обычно называемый ларморовским, определяется из равенства центробежной силы и силы Лоренца. Период обращения T л составляет

(2)

где m - масса частицы, c - скорость света, Ze - заряд частицы, а - составляющая скорости, перпендикулярная к магнитному полю.

Мы полагаем магнитное поле достаточно однородным и стабильным: его изменения в пространстве и во времени очень малы на протяжении ларморовского радиуса и одного периода обращения, из-за чего выполняются условия

(3)

(4)

2.3. Пространственное и энергетическое распределения захваченных частиц в радиационном поясе Земли

В магнитном поле Земли одна и та же оболочка на разных долготах отстоит на различном расстоянии от поверхности Земли из-за несовпадения оси вращения с осью магнитного поля. Этот эффект наиболее заметен над Бразильской магнитной аномалией, где магнитные силовые линии опускаются и движущиеся по ним захваченные частицы рискуют оказаться ниже высоты 100 км и погибнуть в атмосфере Земли.

Распределение электронов и протонов внутри пояса неодинаково. В частности, из рис. 4 видно, что протоны располагаются во внутренней части пояса, а электроны - во внешней. Поэтому при открытии и на раннем этапе исследования радиационного пояса считалось, что поясов два: внутренний - протонный и внешний - электронный.

2.4. Природа частиц радиационного пояса

Самый существенный механизм генерации частиц, заполняющих РПЗ, - это распад альбедных нейтронов. Нейтроны образуются при взаимодействии космического излучения с атмосферой. Поток нейтронов по направлению от Земли (нейтроны альбедо) беспрепятственно проходит сквозь ее магнитное поле. Однако они нестабильны и распадаются на протоны, электроны и электронное антинейтрино. В зависимости от напряженности магнитного поля в точке распада нейтрона и питч-углов электронов и протонов они будут захвачены или же покинут РПЗ. Нейтроны альбедо снабжают радиационный пояс протонами с энергией до 10 3 МэВ и электронами с энергией до нескольких МэВ.

Второй механизм - радиальная диффузия. Плазма солнечного ветра, обтекая магнитосферу, врывается в магнитное поле Земли со стороны хвоста магнитосферы, и заряженные частицы, оказавшись на магнитной силовой линии, захватываются и участвуют во всех трех описанных выше движениях. Находясь на определенной силовой линии L , захваченная частица имеет соответствующую энергию E , причем EL 3 = const. Действительно, из выражения следует, что ~ (E /B ) ~ const. Учитывая, что B ~ r -3 ~ L -3 , получаем EL 3 = const. При резком изменении давления солнечного ветра магнитное поле может сильно измениться даже за один оборот частицы вокруг земного шара. Тогда второе условие адиабатичности нарушается и частица переходит на оболочку с меньшим L . Происходит увеличение энергии за счет изменения магнитного поля. Это сравнительно медленный процесс ускорения, однако он дополнительно обеспечивает радиационный пояс протонами и электронами до энергии ~ 30 МэВ. Внешняя часть РПЗ в основном и формируется этим механизмом, и поскольку этот источник зависит от магнитных возмущений, то внешний электронный пояс достаточно динамичный и изменяемый в отличие от внутренней части.

Есть еще несколько механизмов накачки пояса высокоэнергичными частицами. Например, альбедные атмосферные электроны и протоны, возникшие в результате взаимодействия первичных протонов с ядрами в верхней атмосфере, рассеиваются на остаточной атмосфере и захватываются в РПЗ или высокоэнергичные радиоактивные альбедные ядра претерпевают распад внутри зоны захвата и пополняют радиационный пояс электронами и позитронами.

Во время сильных магнитных бурь частицы не только ускоряются, но и высыпаются из пояса. Дело в том, что изменения конфигурации магнитного поля могут погрузить зеркальные точки в атмосферу и частицы, теряя энергию (рассеяние, ионизационные потери), изменяют питч-углы и гибнут в верхних слоях магнитосферы.

РПЗ окружен так называемым плазменным слоем (захваченные потоки электронов и протонов (ионов) c плотностью ~1 см -3 и энергией до 1 кэВ) (рис. 1). Одной из причин возникновения северных (полярных) сияний является высыпание частиц из плазменного слоя и частично из внешнего РПЗ. Явление “северные сияния” - это излучение атомов атмосферы, возбуждаемых в результате столкновений с частицами, высыпающимися из пояса.

3. Результаты исследования радиационного пояса Земли

Практически все результаты исследований РПЗ, позволившие создать основополагающую физическую картину этого явления, были получены в 1960-1970 годах. Новейшие исследования с использованием межпланетных кораблей, орбитальных станций и научной аппаратуры нового поколения позволили получить очень важные новые данные о РПЗ.

3.1. Обнаружение стационарного пояса электронов высокой энергии

В начале 80-х годов ученые МИФИ изучали потоки высокоэнергичных электронов в ближайшей окрестности Земли с помощью аппаратуры, установленной на орбитальной станции “Салют-6”. Аппаратура позволяла с высокой эффективностью выделять потоки электронов и позитронов с энергией более 40 МэВ . Орбита станции “Салют-6” (высота 350-400 км, наклонение 52°) в основном проходила ниже радиационного пояса Земли, но в районе Бразильской магнитной аномалии она задевала внутреннюю часть РПЗ. И именно, при пересечении станцией Бразильской аномалии были обнаружены стационарные потоки высокоэнергичных электронов (рис. 3). До этого эксперимента в РПЗ были зарегистрированы лишь электроны с энергией не более 5 МэВ (в соответствии с альбедным механизмом возникновения).

Последующие измерения группа МИФИ провела на искусственных спутниках Земли серии “Метеор-3” (высота круговых орбит 800 и 1200 км). Прибор глубоко внедрился в радиационный пояс и подтвердил результаты, полученные на станции “Салют-6”, - существование стабильного пояса высокоэнергичных электронов. Затем группа МИФИ получила еще более важный результат с помощью магнитных спектрометров, установленных на станциях “Салют-7” и “Мир”. Было доказано, что стабильный пояс состоит только из электронов (без позитронов) высокой энергии (до 200 МэВ). Это означает, что в магнитосфере Земли реализуется весьма эффективный ускорительный механизм (одной только радиальной диффузией наблюдаемое ускорение объяснить нельзя) . В настоящее время измерения на станции “Мир”" продолжаются.

3.2. Обнаружение стационарного пояса ядер CNO

В конце 80-х - начале 90-х годов группа ученых НИЯФ МГУ поставила эксперимент по исследованию ядер, находящихся в ближайшем космическом пространстве. Измерения проводились на ИСЗ серии “Космос” с использованием ядерных фотоэмульсий и пропорциональных камер. Были обнаружены потоки ядер O, N и Ne в области космического пространства, где орбита искусственного спутника (H ~ 400-500 км, наклонение 52°) пересекала Бразильскую аномалию. Анализ показал, что эти ядра с энергией до нескольких десятков МэВ/нуклон не могли быть ни альбедными, ни галактическими, ни солнечного происхождения, так как с такой энергией никак не могли бы столь глубоко внедриться в магнитосферу Земли. Это захваченная магнитным полем так называемая аномальная компонента космических лучей (рис. 3). Малоэнергичные атомы межзвездной материи проникают в гелиосферу. Ультрафиолетовое излучение Солнца может однократно - и реже двукратно - ионизировать атомы. Образовавшиеся заряженные частицы ускоряются на ударных фронтах до нескольких десятков МэВ/нуклон и проникают в глубь магнитосферы, где полностью ионизуются и захватываются.

3.3. Квазистационарный пояс электронов и протонов

22 марта 1991 года на Солнце произошла мощная вспышка, сопровождавшаяся выбросом большой массы солнечного вещества. К 24 марта вещество достигло магнитосферы и трансформировало ее внешнюю область. Энергичные частицы солнечного ветра ворвались в магнитосферу и достигли оболочки L ~ 2,6, на которой в то время находился американский спутник “CRESS” (высота орбиты в апогее ~ 33,6 тыс. км, в перигее 323 км, наклонение 18°) . Приборы, установленные на этом спутнике, зарегистрировали резкое возрастание потоков электронов с энергией ~15 МэВ и протонов с энергией 20-110 МэВ, свидетельствующее об образовании нового пояса на L = 2,6 (рис. 3). Квазистационарный пояс сначала наблюдали на различных космических аппаратах, но только на станции “Мир” в течение почти всего двухлетнего срока жизни. С помощью магнитного спектрометра МИФИ был определен зарядовый состав квазистационарного пояса и измерен энергетический спектр частиц.

В связи с образованием квазистационарного пояса солнечного происхождения напомним, что в 60-х годах в результате взрывов ядерных устройств в космосе образовался квазистационарный пояс из электронов малых энергий, просуществовавший около 10 лет. Источником заряженных частиц был распад радиоактивных осколков деления.

3.4. Сейсмомагнитосферные связи

Детальное изучение изменений потоков высокоэнергичных захваченных частиц, проведенное МИФИ на орбитальных станциях “Салют-6”, “Мир” и ИСЗ “Метеор”, привело к обнаружению нового явления природы, связанного с воздействием сейсмической активности Земли на внутреннюю границу , - сейсмомагнитосферной связи . Физическое объяснение этого явления сводится к следующему. Из эпицентра предстоящего землетрясения испускается электромагнитное излучение, возникающее из-за механических перемещений подземных пород (трения, растрескивания, пьезоэффекта и т.п.). Частотный спектр излучения довольно широкий. Однако достигнуть РПЗ, пройдя практически без потерь сквозь земную кору и атмосферу, может только излучение в диапазоне частот ~ 0,1-10 Гц. Достигнув нижней границы РПЗ, электромагнитное излучение взаимодействует с захваченными электронами и протонами. Активно участвуют во взаимодействии частицы, привязанные к тем магнитным силовым линиям (точнее, к трубкам из линий), которые проходят через эпицентр предстоящего землетрясения. Если частота осцилляций частиц между зеркальными точками совпадет с частотой сейсмического электромагнитного излучения (СЭМИ), взаимодействие приобретет квазирезонансный характер, проявляющийся в изменении питч-углов захваченных частиц. Если в зеркальной точке питч-угол частицы станет отличным от 90°, это неизбежно вызовет снижение зеркальной точки, сопровождаемое высыпанием частиц из радиационного пояса (рис. 5). Из-за долготного дрейфа захваченных частиц волна высыпания (то есть уход частиц вниз) огибает Землю, и вдоль магнитной широты, на которой расположен эпицентр предстоящего землетрясения, образуется кольцо высыпания. Кольцо может просуществовать 15-20 мин, пока все частицы не погибнут в атмосфере. Космический аппарат на орбите, проходящей под радиационным поясом, зарегистрирует всплеск высыпающихся частиц, когда будет пересекать широту эпицентра предстоящего землетрясения. Анализ энергетического и временного распределений частиц в зарегистрированных всплесках позволяет определить место и время прогнозируемого землетрясения (рис. 5). Обнаружение связи между сейсмическими процессами и поведением захваченных частиц в магнитосфере Земли легло в основу разрабатываемого в настоящее время нового метода оперативного прогноза землетрясений.

4. Заключение

В последнее время значительные усилия направлены на уточнение математических моделей РПЗ, позволяющих прогнозировать потоки частиц, радиационные дозы с учетом солнечной активности. Но наряду с этим продолжаются и прямые экспериментальные и теоретические исследования РПЗ, представляющие большой научный и практический интерес.

Весь XX век человечество грезило мечтами о покорении Вселенной. Лучшие писатели всего мира сочиняли книги на эту тему. Но колонизация космоса все откладывается. Возможно, одна из причин лежит в феномене под названием пояс Ван Аллена. Что это, можно понять и без широких познаний в астрофизике.

Радиационный пояс Ван Аллена: правда и заблуждения

Так называют зону насыщенных энергией заряженных частиц, которая находится во внутренней области земной магнитосферы. Пояс образовался в результате удержания магнитным полем Земли части солнечного ветра (последний состоит преимущественно из электронов, протонов и альфа-частиц).

Впервые идея о наличии такого пояса вокруг нашей планеты была высказана еще до начала космической эры. К таким выводам приходили такие ученые конца XIX - начала XX веков, как Кристиан Биркеланд, Карл Стёрмер и Николай Хрестофилу. Экспериментальное подтверждение их искания получили в 1958 году благодаря опытам американского исследователя Джеймса Ван Аллена.

Несмотря на то, что существование пояса является научно подтвержденным фактом, он окружен ореолом заблуждений . Самое главное из них заключается в том, что радиационное излучение в магнитосфере настолько велико, что способно убить любое живое существо . Тем самым скептики доказывают невозможность космических путешествий.

Состав и характеристики объекта

Радиационный пояс (РП) состоит из следующих подпоясов:

1. Внутренний;
2. Внешний;
3. Иногда на ограниченный промежуток времени образуется и третий слой РП. Такой феномен наблюдался, в частности, в 2013 году. Он просуществовал около месяца и был уничтожен межпланетной ударной волной от Солнца.

Раскроем характеристики внутреннего радиационного пояса:

• Располагается на высоте от 1 тыс. км до 24 тыс. км от поверхности планеты;
• Во время высокой солнечной активности и в некоторых географических областях (например, Бразильская магнитная аномалия) нижняя граница может спуститься до 200 км от Земли;
• Состоит из электронов и протонов, энергия которых превышает 100 электронвольт. Считается, что протоны здесь образуются благодаря бета-распаду из нейтронов в результате воздействия космических лучей;
• Протоны более низких энергий образуются во время геомагнитных бурь.

Наглядно изображение внутреннего РП было получено в 2014 году. Рисунок напоминал «зебру» из-за эффектов, вызванных природой магнитного поля Земли.

Преодоление пояса Ван Аллена

Считается, что околоземная радиационная зона представляет собой значительное препятствие для возможных космических путешествий. И в значительной мере это правда:

1. Радиация может повредить солнечные батареи, интегральные схемы и датчики. Миниатюризация и оцифровка электроники сделали космические аппараты более уязвимыми для излучения, поскольку суммарный электрический заряд в этих цепях достаточно небольшой;
2. Чтобы избежать негативных эффектов, применяются радиационно-стойкие технологии. Например, спутники в околоземной орбите имеют защитный слой из 3 мм алюминия;
3. Очевидно, что прохождение через РП наносит человеческому организму определенный урон. В живых космонавтам удается оставаться лишь благодаря тому, что находятся они в этой области крайне непродолжительный период времени;
4. Полученная астронавтами суммарная радиация варьируется от миссии к миссии. В среднем она составляет 1,6 - 11,4 миллигрей. Это гораздо меньше тех доз, которые получают работающие на земле работники атомных электростанций;
5. Чтобы получить смертельную дозу, человеку необходимо «висеть» в околоземной орбите более месяца.

Для минимизации излучения от РП российский физик Валентин Данилов предложил запустить в небо спутники и растянуть между ними тросы длиной по 100 км. Идея оказалась достаточно привлекательной и получила дальнейшее теоретическое развитие в США под названием HiVOLT .

Свойства внешней радиационной оболочки

С физической точки зрения внешний пояс гораздо более интересен своего внутреннего собрата, поскольку в большей степени подвергается влиянию солнечной активности:

• Располагается на высоте от 13 000 до 60 000 километров и обладает почти тороидальной формой (другими словами, в виде бублика);
• Состоит преимущественно из электронов, значение энергий которых колеблется в пределах от 0,1 до 10 мегаэлектронвольт;
• В 2014 году было обнаружено, что внутренняя граница внешнего РП является достаточно резкой. Ниже ее электроны проникнуть не могут. В чем причина образования такого щита, до конца не понятно;
• По размеру он гораздо больше, чем внутренний РП. Количество частиц в нем колеблется в зависимости от геомагнитных бурь и плазменных возмущений, производимых Солнцем;

В 2011 году было обнаружено, что в составе потока находятся также античастицы. В результате взаимодействия верхних слоев атмосферы с космическими лучами образуются антипротоны. Их энергия составляет около 60-750 МэВ.

Пояс Ван Аллена и полет на Луну

Выше мы уже рассматривали все риски, которые сопровождают космонавта при прохождении через внутреннюю часть магнитосферы. Известны они не только из теоретических выкладок.

Полет американцев на Луну стал первым экспериментом, который проверил на прочность человеческий организм в космических условиях:

• Известно, что магнитные бури значительно увеличивают активность протонов высоких энергий. Такие аномалии предваряли многие лунные миссии, в частности, «Аполлон-8» и «Аполлон-17»;
• Если бы полеты походили без защиты (как самих летательных устройств, так и скафандров), все закончилось бы плачевно. Так, после магнитного шторма, прошедшего на 31 октября 1968 года, доза излучения увеличилась в несколько раз;
• Однако полеты не только не заканчивались летальным исходом, но и привели к весьма интересным результатам. Вес астронавта Шепарда (из «Аполлон-14») увеличился, участники миссии не принимали никаких медикаментов, последствий для организма ни одного из них не было;
• Такой эффект был достигнут благодаря высококачественной защите и кратковременному пребыванию в РП. Хотя многие скептики полагают, что отсутствие вреда для здоровья говорит об отсутствии факта полета на Луну.

Планета Земля окружена плотным слоем электронов и протонов, которые попадают в область магнитного поля преимущественно от Солнца. Этот слой известен под названием пояс Ван Аллена. Что это такое, было известно еще в начале XX века. Но на доказательство его существования ушло немало десятков лет.

Видео о радиационном поясе Земли

В данном ролике академик, астрофизик Борис Боярышников расскажет несколько необычных фактов про радиационный пояс Земли Ван Алена:

Американцы не были на Луне. Разбор доз радиации, полученных астронавтами программы Апполон при преодолении радиационного пояса Земли.

Согласно официальной точке зрения с 1969 по 1972 годы американцы многократно высаживались на поверхность Луны. Это стало апогеем космической гонки между СССР и США, которая многократно повысила международный авторитет США и стала предметом гордости самих американцев. Но, тем не менее, многие десятилетия не утихает полемика по поводу того, были американцы на Луне или данный полёт стал самым масштабным и затратным для налогоплательщиков постановочным шоу?

Как известно дыма без огня не бывает и если такая полемика идёт, значит, для неё есть основания. Отправной точкой для начала исследований послужили строки из книги Анастасии Новых «Сэнсэй-IV. Исконный Шамбалы» (ссылка):

- Хотите, я вам открою большой секрет, - с едва заметной улыбкой проговорил Сэнсэй, наблюдая за разговорами ребят. - Американцы никогда не были на Луне. Да и вообще туда ещё не ступала нога человека, - и с юмором уточнил, - в смысле как существа, а не отпечатка от его ботинка.
- Как это, не были на Луне?! - одновременно удивились Костик и Руслан.
- Да очень просто. Люди не были на Луне, - вновь повторил Сэнсэй.
- Что, в действительности? - заинтригованно переспросил Николай Андреевич.
- Да. «Полёт на Луну» - это большая мистификация, дезинформация и крупномасштабная афёра, которая, однако, принесла немалый доход её организаторам.
Женька с любопытством глянул на Сэнсэя.
- Да? Это становится интересным…
- Погоди, - остановил Женю Николай Андреевич и обратился к Сэнсэю: - Как это может быть афёрой, если, насколько я знаю, это общеизвестный факт. Тогда же за высадкой астронавтов на Луну наблюдало, как пишут, более полумиллиона телезрителей на всём земном шаре. И эта лунная эпопея продолжалась практически с 1969 года по 1972 год, когда американские астронавты летали туда чуть ли не через каждые полгода. Да и вообще, ведь тогда у США и СССР была целая гонка за первенство полёта на Луну. Если бы американцы мухлевали, я думаю, Советский Союз не стал бы об этом молчать.
- Тут не всё так просто, как ты думаешь. За тем мировым пиаром, о котором ты говоришь, стояли «Вольные каменщики» высшего уровня. От этого проекта они скачали только у одного американского народа , как законопослушных налогоплательщиков, почти . Хотя на самом деле никакого полёта человека на Луну не было, да ещё при тех технологиях, - усмехнулся Сэнсэй. - Даже теперь на современном уровне развития науки это просто не реально. Так что всё это было лишь очередной удачной партией Архонтов в большой политике.
- Хм, а подробнее, - выразил общее желание Володя, глядя на Сэнсэя.
- Можно конечно и подробнее, - пожал плечами Сэнсэй. - Хотя эта информация, на мой взгляд, не представляет особого интереса. Это всего лишь игры большой политики…
- Зато как нервы щекочут, аж пятки чешутся, - «сморозил» Женька, вызвав смех ребят.
- Мыться надо чаще! - с юмором ответил ему Виктор.
- Нет, правда, Сэнсэй, расскажи, - вновь попросил Володя.
- Да что рассказывать. Грязная история. Столько хороших людей из-за этого погибло… Эта афёра была затеяна Архонтами в годы так называемой «большой космической гонки» между СССР и США. Верные слуги Архонтов - «Вольные каменщики» - очень расчётливо сыграли на амбициях больших политиков…

Итак, приступим к анализу самого очевидного довода разоблачающего Лунную афёру – на время запуска космических аппаратов "Апполон" для астронавтов, находящихся в командном модуле корабля, не существовало адекватной защиты от космической радиации при прохождении радиационного пояса Земли (радиационного пояса Ван Аллена) и при их нахождении на поверхности Луны.

Начнём исследование, пожалуй, с самого «авторитетного» источника информации нынешнего Интернета, столь нежно вскармливаемого заинтересованными лицами, – Википедии (ей мы посвятим отдельную статью). На этом ресурсе в статье «Лунный заговор» (https://ru.wikipedia.org/wiki/Лунный_заговор) разделе «Пролёт радиационных поясов» говорится что:

Одним из распространённых аргументов сторонников теории лунного заговора является сделанное ещё в 1958 году открытие радиационных поясов Ван Аллена. Потоки солнечной радиации, смертельной для человека, сдерживаются магнитосферой Земли, а в самих поясах Ван Аллена уровень радиации наиболее высок. Однако пролёт через радиационные пояса не представляет опасности, если корабль имеет адекватную радиационную защиту. Во время пролёта радиационных поясов экипаж "Аполлонов" находился внутри командного модуля, стенки которого были достаточно толсты и обеспечивали необходимый уровень защиты. Кроме того, пролёт поясов происходил достаточно быстро, а траектория лежала вне области наиболее интенсивной радиации.

Другими словами аргументация такая – полёт был, т.к. защита астронавтов была достаточная и нахождение их в радиационном поясе земли (РПЗ) было минимальным по времени.

При этом, говоря об уровне защиты командного модуля, даются три ссылки,:

1. Л. И. Дорман, Л. И. Мирошниченко, «Солнечные космические лучи», М.: «Наука», 1968, глава V, § 25 «Солнечные космические лучи и радиационная опасность»,
2. «Sickening Solar Flares» Данные НАСА о эффективной толщине стенок командного модуля,
3. by R.A.English, R.E.Bensotz, J.V.Builey, C.M.Barnes, «Apollo Experience Report - Protection Against Radiation» , NASA TN D-7080, 1973

Вторая ссылка ведёт на статью, совершенно отличающуюся по смыслу английского называния от названия указанного в ссылке на русском языке. Английское же название звучит как «Тошнотворные солнечные вспышки» () и рассказывает данная статья об эффективной толщине стенок командного модуля лишь вскользь, без аргументации и расчетов. Если детальней, то указанная статья говорит о том, что при солнечных вспышках, с энергией протонов в 100 Мегаэлектронвольт никакой скафандр не защитит человека, находящегося на поверхности Луны, и что астронавт неизменно получит лучевую болезнь. Также там говорится про МКС, которая находится под защитой магнитосферы Земли и имеет толщину стенок, которая дополнительно абсорбирует высокоэнергетические частички, в результате чего астронавты на МКС получают во время вспышек около 1 бэр радиации. В то же время находясь в скафандре на Луне во время вспышки, астронавт получил бы от 50 до 300 бэр, что гарантирует как минимум развитие у него лучевой болезни, как максимум – смерть в течении месяца. Далее говорится, что во время полёта Апполона-16 была сильная солнечная вспышка и по всем, кто находился на поверхности Луны попало бы по 400 бэр. Далее автор задаётся вопросом, «Было бы это смертельным для астронавтов?» и сам себе отвечает, что это «Не обязательно» (!). Вот как – «Не обязательно» и всё. И так считает не просто сантехник и города Бердичев, а Фрэнсис Кучинотта который является офицером радиационной защиты НАСА Космического центра имени Джонсона. Далее Кучинотта говорит, что если бы при этом астронавты находились бы внутри командного модуля, они бы получили около 35 бэр. Ну и про экранирование говорит, что командный модуль аппарата Аполлон имеет защиту от 7 до 8 грамм на квадратный сантиметр, но почему-то не упоминает, что оболочка командного модуля это всего лишь алюминий.

Согласно радиационной физике чтобы уменьшить энергию 100-МэВ частицы в половину, нужна толщина стенок алюминия в 3.63 см, а толщина стенок командного модуля Аполлонов была 2.78 см. Это означает что в статье, на которую ссылается Википедия как на авторитетную и подтверждающую что командный модуль надёжно защищён от радиации, многоуважаемый Фрэнсис Кучинотта мягко говоря лжёт, занижая дозы радиации, полученной астронавтами Аполлона-16 в 10 раз. Тогда как логика подсказывает, если стенки командного модуля уменьшают энергию частиц вдвое (в нашем случае получается что даже вдвое не уменьшает, т.к. толщина стенок не 3.63, а всего 2.78 см), тогда и получаемая радиация должна быть не в 10 раз меньшей, а всего лишь вдвое меньшей и это – 200 бэр (а в нашем случае больше - около 250 бэр), что является смертельной дозой. Причём отметим, что это одноразовая доза, мы не учитываем при этом дозу, полученную при подлёте к Луне и при обратном полёте на Землю. Далее мы также не учитываем, что стенки командного модуля сами по себе начали бы фонить, а может даже и светиться, что неизменно превратило бы командный модуль Апполона-16 в такую себе радиоактивную микроволновую печь.

Что мы имеем в данный момент? Получается что статья, на которую ссылается Википедия доказывает обратное от того, что пишет сама Википедия. Это ещё раз подтверждает то, что модераторы Википедии, надеясь на авторитетность своего ресурса и давая иноязычные ссылки как подтверждение указанной информации, не рассчитывают на то, что эту информацию кто-то будет переводить и проверять написанное.

Третья ссылка указывает, в том числе, и на дозы радиации, полученные астронавтами программы «Апполон» миссий с 7-й по 15-ю, которые, в виду вышеуказанной информации (да и нижеприведённой тоже) весьма сомнительны и соответствуют дозам астронавтов пребывающих на околоземной орбите в 300-400 км от поверхности планеты, находясь при этом под защитой магнитного поля Земли.

При изучении вопроса влияния радиационного поля Земли на пролетающие через них командные модули Апполонов, оказалось, что этот вопрос уже просчитан физиками и выведен в виде формул, рисунков, таблиц и диаграмм. В частности очень помогла работа, размещённая Олейником О.Г. (ссылка) которую, в виду исчерпывающих расчётов и доказательств, приведённых в ней, комментировать излише.

Точный расчет траектории полета Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 через радиационный пояс Земли. Дозы радиации.

Настоящая статья ставит под сомнение, что миссия Apollo была на Луне.

Большинство официальных иллюстраций траектории полетов Apollo на Луну отмечают только основные элементы миссии. Такие схемы геометрически не точные, а масштаб грубый. Пример из отчета НАСА:

Очевидно, что для правильного представления полетов Аполлонов к Луне важен другой подход, а именно точное определение положения космического аппарата от времени. Это позволяет рассмотреть траекторию Аполлонов при прохождении опасного для человека радиационного пояса Земли, а так же разработать элементы траектории для безопасного полета к Луне.

В 2009 году Robert A. Braeunig представил элементы орбиты транслунной траектории Apollo 11 с вычислением положения КА в зависимости от времени и ориентации относительно Земли. Работа представлена в Глобальной Сети - Apollo 11"s Translunar Trajectory and how they avoided the radiation belts . О данной работе защитники НАСА высоко отзываются, для них она Евангелие для поклонения, пишут: "Браво", и часто на нее ссылаются во время дискуссий с оппонентами о радиационном облучении и невозможности миссии Аполлонов.

Илл. 1. Траектория Аполлон-11 (синяя кривая с красными точками) через электронный радиационный пояс согласно расчетам Robert A. Braeunig.

Расчеты были проверены и они указывают на следующие ошибки Robert A. Braeunig:

1) Роберт использовал значения гравитационной постоянной и массы Земли времен 60-ых прошлого века.

В настоящих расчетах использованы современные данные. Гравитационная постоянная равна 6,67384E-11; масса Земли равна 5,9736E+24. Расчеты скорости и расстояния от ЗемлиАполлон 11 стали немного отличаться от расчета Роберта, однако они оказались точнее опубликованных данных в 2009 году PAO NASA (служба связи с общественностью НАСА).

2) Robert A. Braeunig заявляет, что остальные траектории Аполлонов типичны траектории Аполлон 11.

Давайте рассмотрим точки выхода Аполлонов на транслунную орбиту (сокр. - TLI) по документам НАСА. Мы видим и имеем разное положение относительно географического (геомагнитного) экватора и имеем разную - восходящую или нисходящую траекторию относительно экватора. Это проиллюстрировано ниже.

Илл. 2. Проекция орбиты ожидания Аполлонов на поверхность Земли: желтыми точками указаны выходы на траекторию полета к Луне TLI для Аполлон 8, Аполлон 10, Аполлон 11,Аполлон 12, Аполлон 13, Аполлон 14, Аполлон 15, Аполлон 16 и Аполлон 17, красной линией указана траектория орбиты ожидания, красными стрелками указано направление движения.

Илл. 2 показывает, что выход на транслунную траекторию разный на плоской карте Земли:

• для Аполлон 14 ниже географического экватора с приближением к нему под углом около 20 градусов,
• для Аполлон 11 выше географического экватора с удалением от него под углом около 15 градусов,
• для Аполлон 15 выше географического экватора под углом около нуля градусов,
• для Аполлон 17 выше географического экватора с приближением к нему под углом около -30 градусов.

Это значит, что на транслунной траектории одни Аполлоны пройдут выше географического экватора, другие ниже. Очевидно, это положение справедливо для геомагнитного экватора.

Были сделаны расчеты для всех Аполлонов по шагам Роберта. Действительно, Аполлон 11 проходит выше протонного радиационного пояса и летит сквозь электронный РПЗ. Но через протонную сердцевину радиационного пояса проходят Аполлон 14 и Аполлон 17.

Ниже представлена иллюстрация траектории движения для Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 относительно геомагнитного экватора.

Илл. 3. Траектории движения Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 относительно геомагнитного экватора, так же указан внутренний протонный радиационный пояс. Звёздами указаны официальные данные для Аполлон 14.

Илл. 3 показывает, что на транслунной траектории Аполлон 14 и Аполлон 17 (также миссииАполлон 10 и Аполлон 16 из-за близких параметров TLI к А-14) проходят через опасный для человека радиационный протонный пояс.
Аполлон 8, Аполлон 12, Аполлон 15 и Аполлон 17 проходят через сердцевину электронного радиационного пояса.
Аполлон 11 так же проходит через электронный радиационный пояс Земли, но в меньшей степени, чем Аполлон 8, Аполлон 12 и Аполлон 15.
Аполлон 13 в наименьшей степени пребывает в радиационном поясе Земли.

Robert A. Braeunig мог просчитать траектории для других Аполлонов, как положено для человека с научной школой. Однако, в своей статьей он ограничился Аполлон 11 и назвал остальные траектории Аполлонов типичными! На популярном YouTube были размещены видео:

Для истории это значит обман и осознанное введение в заблуждение пользователей Глобальной Сети.

Кроме этого, можно было открыть архивы НАСА и поискать отчеты по траектории Аполлонов. Пусть даже будет всего несколько координат.

Илл. 6. Возвращение Аполлонов (первая точка, 180 км над Землей) и приводнение на Земле (вторая точка). Для Аполлон 12 и Аполлон 15 первая точка на высоте 3,6 тыс. км. Красной кривой обозначен геомагнитный экватор.

Из илл. 6 важно отметить, что Аполлон 12 и Аполлон 15 при возвращении на Землю пройдут внутренний радиационный пояс Ван Алена.

7) Роберт не обсуждает особенности и состояние Солнца перед полетом и во время полета Аполлонов.

При солнечно-протонных событиях, корональных выбросах протонов и электронов, солнечных вспышках, магнитных бурях и сезонной вариации флюенсы частиц РПЗ увеличиваются на несколько порядков и могут сохраняться больше полугода.

На илл. 10 показаны радиальные профили радиационных поясов для протонов с Ер=20-80 МэВ и электронов с Ее>15 МэВ, построенные по данным измерений на ИСЗ CRRES до внезапного импульса геомагнитного поля 24 марта 1991 г. (день 80), через шесть дней после образования нового пояса (день 86) и через 177 дней (день 257).

Видно, что потоки протонов расширились более чем в два раза, а потоки электронов с Ее>15 МэВ превысили спокойный уровень более чем на два порядка. В дальнейшем они регистрировались до середины 1993 г.

Для экипажа КА при полете на Луну это означает увеличение прохождения протонного РПЗ в 3-4 раза и увеличение дозы радиации от электронов в 10-100 раз.

Первому облёту Луны с человеком на борту, миссия Аполлона 8, предшествовал мощный магнитный шторм за два месяца, 30-31 октября 1968 гг.. Аполлон 8 проходит расширенный радиационный пояс Земли. Это равносильно многократному увеличению дозы радиации, тем более по сравнению с дозами экипажей КА на опорной орбите Земли. НАСА заявило дляАполлон 8 дозу 0,026 рад/сут, что в пять раз меньше дозы на орбитальной станции "Скайлэб" 1973-1974, соответствующих годам спада активности Солнца.

27 января 1971 г. за несколько дней до стартаАполлона 14 началась умеренная магнитная буря, перешедшая в малую бурю 31 января, которую вызвала солнечная вспышка в направлении к Земле 24.01.1971 гг.. При полете на Луну повышение уровня радиации можно было ожидать в 10-100 раз от средних значений.Аполлон 14 проходит через протонный радиационный пояс. Дозы будут огромными! НАСА заявило для Аполлон 14 дозу 0,127 рад/сут, что меньше дозы на орбитальной станции "Скайлэб 4" (1973-1974).

Аполлон 15 во время своей миссии на Луну находился в хвосте магнитосферы Земли несколько суток. Никакой магнитной защиты от электронов не было. Потоки электронов составляют несколько сот джоулей на квадратный метр за сутки. Сталкиваясь с обшивкой КА, они рождают жесткое рентгеновское излучение. Из-за электронной рентгеновской составляющей дозы радиации составят десятки рад (с учетом высокоэнергичных электронов, данные которых до сих пор отсутствуют, дозы увеличивают). При возвращении на Землю Аполлон 15 проходит внутренний радиационный пояс. Суммарная доза радиации огромная. НАСА заявлено 0,024 рад/сут.

Аполлону 17 (последняя высадка на Луну) до старта предшествовало три мощных магнитных шторма: 1) 17-19 июня, 2) 4-8 августа после мощного солнечно-протонного события , 3) с 31 октября по 1 ноября 1972 гг.. Траектория Аполлон 17 проходит через протонный радиационный пояс. Это смертельно опасно для человека! НАСА заявляет дозу радиации 0,044 рад/сут, что в три раза меньше меньше дозы на орбитальной станции "Скайлэб 4" (1973-1974).

8) Для оценки дозы радиации Robert A. Braeunig пренебрегает опасным для человека протонным вкладом радиационного пояса Ван Алена и использует неполные данные электронного радиационного пояса.

Для оценки дозы радиации Роберт использует неполные данные VARB, илл. 9

Илл. 11. Дозы радиации в поясе Ван Алена и траектория Аполлон 11 по Robert A. Braeunig.

Из илл. 11 видно, что часть траектории Аполлон 11 проходит выше недостающей данных РПЗ, погрешность дозы радиации составляет почти порядок. По такой картинке нельзя оценить дозы радиации!

Кроме этого, данная иллюстрация касается только электронного радиационного пояса. Это видно из илл. 12.

Илл. 12. Дозы радиации в поясе Ван Алена от электронной составляющей (1990-1991 г.).

Нужно отметить, что иллюстрации 11 и 12 аналогичны флюенсу электронов с энергией 1 Мэв в радиационном поясе Ван Алена по НАСА - The Van Allen Belts.

Илл. 13. Профиль электронов относительно геомагнитного экватора по НАСА.

Тогда, на основе данной иллюстрации можно восстановить картину дозы радиации для электронного РПЗ.

Илл. 14. Дозы радиации в электронном радиационном поясе Земли и траектория Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17.

Илл. 14 аналогичная ил. 12, разница в полных данных электронного РПЗ.

Согласно илл. 14, Аполлон 11 проходит уровень радиации 7,00Е-3 рад/сек за 50 минут. Суммарная доза составит D=7,00Е-3*50*60=21,0 рад. Это почти в 1,8 раз больше, чем указано в статье Роберта. При этом мы только рассматриваем дозу на транслунной траектории и не учитываем обратное прохождение электронного РПЗ.

Учетом вклада протонного радиационного пояса пренебрежено в статье Robert A. Braeunig. Нет данных радиационной опасности! А ведь вклад протонного РПЗ в поглощенную дозу радиации может быть на порядок больше и опасный для человека.

По какой причине автор, который рассчитывает транслунную траекторию Аполлон 11 и является авторитетом, не замечает главного? По одной причине - для невежественного читателя, ибо обыватель доверяет авторитетному источнику и не важно, что автор мошенничает в пользу аферы.

9) Роберт неправильно обсуждает радиационную защиту Аполлонов.

Первый американский космический спутник «Эксплорер 1», запущенный в 1958 г., вскоре подтвердил научную ценность исследований космоса. Благодаря бортовому эксперименту, в 1000 км над поверхностью Земли был обнаружен пояс радиации, в 100 миллионов раз превышающей естественный радиационный фон планеты. Вторая такая зона радиации была обнаружена позже на высоте 20 000 км.

Эти области зоны известны как «пояса Ван Аллена» (по имени физика Джеймса Ван Аллена, чей эксперимент помог их выявить). Они состоят из заряженных частиц космических лучей и солнечного ветра, притягиваемых магнитным полем Земли. Каждый из поясов образует вокруг Земли тор (фигуру, напоминающую по форме пончик). Соотношение и энергетический уровень заряженных частиц различаются во внутреннем и внешних поясах.

Как показано на верхней диаграмме, пояса Ван Аллена насыщены высоко заряженными протонами. Нижняя диаграмма иллюстрирует содержание высоко заряженных электронов (области наиболее высокой концентрации выделены темным цветом).

Внутренний пояс Ван Аллена

Большинство протонов и электронов во внутреннем поясе Ван Аллена - продукты распада нейтронов. Последние, в свою очередь, являются результатом столкновений частиц космических лучей с атомами водорода и гелия в верхних слоях атмосферы

Внешний пояс Ван Аллена

Внутренний и внешний пояса различаются по своему составу и силе заряда. Внешний улавливает частицы главным образом из солнечного ветра, а не из космических лучей. Во внутреннем поясе Ван Аллена больше протонов, чем во внешнем.

Структура поясов

Между двумя поясами Ван Аллена нет четкой границы - внутренний пояс постепенно переходит во внешний. Две эти радиоактивные зоны, как уже отмечалось, различаются по составу своих частиц и степени их заряженности.

Магнитное поле Земли

Земля подобна огромному магниту, чьи силовые линии формируют магнитосферу. Давление плазмы солнечного ветра сжимает магнитосферу на дневной стороне планеты и растягивает ее на ночной стороне. Составляющие плазму протоны и электроны улавливаются магнитным полем благодаря своему электрическому заряду. Пояса Ван Алле-на простираются на расстоянии примерно от 1000 до 25 000 км от Земли.

Радиационный пояс Земли (РПЗ), или пояс Ван Аллена - это область ближайшего космического пространства около нашей планеты, имеющая вид кольца, в которой находятся гигантские потоки электронов и протонов. Земля удерживает их с помощью дипольного магнитного поля.

Открытие

РПЗ был обнаружен в 1957-58 гг. учеными из Соединенных Штатов и СССР. "Эксплорер-1" (на фото ниже), первый космический спутник США, запуск которого состоялся в 1958 году, предоставил очень важные данные. Благодаря проведенному американцами бортовому эксперименту над поверхностью Земли (на высоте примерно 1000 км), был найден пояс радиации (внутренний). Позже на высоте около 20000 км была обнаружена вторая такая зона. Не существует четкой границы между внутренним и внешним поясами - первый постепенно переходит во второй. Эти две зоны радиоактивности различаются по степени заряженности частиц и их составу.

Данные области стали называться поясами Ван Аллена. Джеймс Ван Аллен - физик, эксперимент которого помог их обнаружить. Ученые выяснили, что эти пояса состоят из солнечного ветра и заряженных частиц космических лучей, которые притягиваются к Земле ее магнитным полем. Каждый из них формирует тор вокруг нашей планеты (фигуру, которая по форме напоминает пончик).

В космосе с того времени было проведено множество экспериментов. Они позволили исследовать основные особенности и свойства РПЗ. Не только у нашей планеты существуют радиационные пояса. Они имеются и у других небесных тел, которые обладают атмосферой и магнитным полем. Пояс радиации Ван Аллена был обнаружен, благодаря межпланетным кораблям США у Марса. Кроме того, американцы нашли его у Сатурна и Юпитера.

Дипольное магнитное поле

У нашей планеты имеется не только пояс Ван Аллена, но и дипольное магнитное поле. Оно представляет собой набор магнитных оболочек, вложенных друг в друга. Структура этого поля напоминает кочан капусты или луковицу. Магнитную оболочку можно представить себе как сотканную из силовых магнитных линий замкнутую поверхность. Чем ближе к центру диполя находится оболочка, тем больше становится напряженность магнитного поля. Кроме того, импульс, который требуется заряженной частице для проникновения в нее извне, также увеличивается.

Итак, N-я оболочка обладает P n . В случае, когда начальный импульс частицы не превышает P n , ее отражает магнитное поле. Частица тогда возвращается в космическое пространство. Однако бывает и так, что она оказывается на N-й оболочке. В этом случае она уже не способна ее покинуть. Захваченная частица будет находиться в ловушке до тех пор, пока она не рассеется или, столкнувшись с остаточной атмосферой, не потеряет энергию.

В нашей планеты одна и та же оболочка находится на различном расстоянии от земной поверхности на разных долготах. Это происходит из-за несовпадения оси магнитного поля с осью вращения планеты. Данный эффект заметен лучше всего над Бразильской магнитной аномалией. В этой области силовые магнитные линии опускаются, и захваченные частицы, движущиеся по ним, могут оказаться ниже 100 км высоты, а значит, погибнуть в земной атмосфере.

Состав РПЗ

Внутри радиационного пояса распределение протонов и электронов неодинаково. Первые находятся во внутренней его части, а вторые - во внешней. Поэтому на раннем этапе исследования ученые считали, что имеются внешний (электронный) и внутренний (протонный) радиационные пояса Земли. В настоящее время это мнение уже неактуально.

Наиболее значительным механизмом генерации заполняющих пояс Ван Аллена частиц является распад альбедных нейтронов. Необходимо отметить, что нейтроны создаются, когда атмосфера взаимодействует с Поток этих частиц, движущихся по направлению от нашей планеты (нейтроны альбедо), проходит через магнитное поле Земли беспрепятственно. Однако они являются нестабильными и легко распадаются на электроны, протоны и электронное антинейтрино. Радиоактивные альбедные ядра, обладающие большой энергией, распадаются внутри зоны захвата. Именно так пояс Ван Аллена пополняется позитронами и электронами.

РПЗ и магнитные бури

Когда начинаются сильные эти частицы не просто ускоряются, они покидают радиоактивный пояс Ван Аллена, высыпаясь из него. Дело в том, что, если конфигурация магнитного поля меняется, зеркальные точки могут быть погружены в атмосферу. В этом случае частицы, теряя энергию (ионизационные потери, рассеяние) изменяют питч-углы, а затем гибнут, достигнув верхних слоев магнитосферы.

РПЗ и северное сияние

Радиационный пояс Ван Аллена окружен плазменным слоем, представляющим собой захваченные потоки протонов (ионов) и электронов. Одна из причин такого явления, как северное (полярное) сияние - это то, что частицы высыпаются из плазменного слоя, а также частично из внешнего РПЗ. Северное сияние представляет собой излучение атомов атмосферы, которые возбуждаются из-за столкновения с высыпавшимися из пояса частицами.

Исследование РПЗ

Почти все основополагающие результаты исследований таких образований, как радиационные пояса, были получены примерно в 1960-70-е годы. Недавние наблюдения с применением межпланетных кораблей и новейшей научной аппаратуры позволили ученым добыть очень важные новые сведения. Пояса Ван Аллена вокруг Земли продолжают изучаться и в наше время. Вкратце расскажем о важнейших достижениях в этой области.

Данные, полученные от "Салюта-6"

Исследователи из МИФИ в начале 80-х годов прошлого века исследовали потоки электронов с высоким уровнем энергии в ближайшей окрестности нашей планеты. Для этого они использовали аппаратуру, которая находилась на орбитальной станции "Салют-6". Она позволяла ученым очень эффективно выделять потоки позитронов и электронов, энергия которых превышает 40 МэВ. Орбита станции (наклонение 52°, высота около 350-400 км) проходила в основном ниже радиационного пояса нашей планеты. Однако она все-таки задевала внутреннюю его часть у Бразильской магнитной аномалии. При пересечении этого района были найдены стационарные потоки, состоящие из высокоэнергичных электронов. В РПЗ до этого эксперимента были зафиксированы только электроны, энергия которых не превышала 5 МэВ.

Данные искусственных спутников серии "Метеор-3"

Исследователи из МИФИ провели дальнейшие измерения на искусственных спутниках нашей планеты серии "Метеор-3", у которых высота круговых орбит составляла 800 и 1200 км. На этот раз прибор внедрился в РПЗ очень глубоко. Он подтвердил результаты, которые были получены ранее на станции "Салют-6". Затем исследователи получили еще один важный результат, использовав установленные на станциях "Мир" и "Салют-7" магнитные спектрометры. Было доказано, что обнаруженный ранее стабильный пояс состоит исключительно из электронов (без позитронов), энергия которых очень велика (до 200 МэВ).

Открытие стационарного пояса ядер CNO

Группа исследователей из НИЯФ МГУ в конце 80-х-начале 90-х годов прошлого века осуществила эксперимент, нацеленный на изучение ядер, которые расположены в ближайшем космическом пространстве. Данные измерения были проведены с использованием пропорциональных камер и ядерных фотоэмульсий. Они осуществлялись на ИСЗ серии "Космос". Ученые обнаружили наличие потоков ядер N, O и Ne в области космического пространства, в которой орбита искусственного спутника (наклонение 52°, высота около 400-500 км) пересекала Бразильскую аномалию.

Как показал анализ, эти ядра, энергия которых достигала нескольких десятков МэВ/нуклон, имели не галактическое, альбедное или солнечное происхождение, поскольку они никак не могли с такой энергией глубоко внедриться в магнитосферу нашей планеты. Так ученые обнаружили аномальную компоненту космических лучей, захваченную магнитным полем.

Малоэнергичные атомы, находящиеся в межзвездной материи, способны проникать в гелиосферу. Затем ультрафиолетовое излучение Солнца их ионизирует однократно или двукратно. Образовавшиеся в результате этого заряженные частицы разгоняются на фронтах солнечного ветра, достигая нескольких десятков МэВ/нуклон. Затем они проникают в магнитосферу, в которой захватываются и полностью ионизируются.

Квазистационарный пояс протонов и электронов

На Солнце 22 марта 1991 г. случилась мощная вспышка, которая сопровождалась выбросом огромной массы солнечного вещества. Оно достигло магнитосферы к 24 марта и изменило ее внешнюю область. В магнитосферу ворвались частицы солнечного ветра, имевшие большую энергию. Они достигли района, в котором тогда находился CRESS, американский спутник. Установленные на нем приборы зафиксировали резкое возрастание протонов, энергия которых составляла от 20 до 110 МэВ, а также мощных электронов (около 15 МэВ). Это свидетельствовало о появлении нового пояса. Сначала квазистационарный пояс наблюдали на целом ряде космических аппаратов. Однако лишь на станции "Мир" он изучался в течение всего срока жизни, составляющего около двух лет.

Кстати, в 60-х годах прошлого столетия в результате того, что в космосе взорвались ядерные устройства, появился квазистационарный пояс, состоящий из электронов, имеющих малые энергии. Он просуществовал примерно 10 лет. Радиоактивные осколки деления распадались, что и было источником заряженных частиц.

Есть ли РПЗ на Луне

У спутника нашей планеты отсутствует радиационный пояс Ван Аллена. Кроме того, у него нет и защитной атмосферы. Поверхность Луны открыта солнечным ветрам. Сильная если бы она произошла во время лунной экспедиции, испепелила бы и астронавтов, и капсулы, поскольку произошел бы выброс колоссального потока радиации, которая является смертельной.

Можно ли защититься от космической радиации

Этот вопрос уже долгие годы интересует ученых. В небольших дозах радиация, как известно, практически не влияет на состояние нашего здоровья. Однако она безопасна лишь тогда, когда не превышает определенный порог. Знаете ли вы, какой уровень радиации вне пояса Ван Аллена, на поверхности нашей планеты? Обычно содержание частиц радона и тория не превышает 100 Бк на 1 м 3 . Внутри РПЗ эти показатели намного выше.

Безусловно, радиационные пояса Земли Ван Аллена очень опасны для человека. Их воздействие на организм изучало множество исследователей. Советские ученые в 1963 году заявили Бернарду Ловеллу, известному британскому астроному, что им неизвестно средство защиты человека от воздействия радиации в космосе. Это означало, что с ней не могли справиться даже толстостенные оболочки советских аппаратов. Каким же образом используемый в капсулах американцев тончайший металл, почти как фольга, смог защитить астронавтов?

Согласно заверениям НАСА, оно отправило астронавтов на Луну лишь тогда, когда не ожидалось вспышек, которые организация способна предсказывать. Именно это позволило снизить до минимума радиационную опасность. Другие специалисты, впрочем, утверждают, что можно только примерно предсказать дату больших излучений.

Пояс Ван Аллена и полет на Луну

Леонов, советский космонавт, в 1966 году все же вышел в открытый космос. Однако он был одет в сверхтяжелый свинцовый костюм. А уже через 3 года астронавты из США прыгали по лунной поверхности, причем явно не в тяжеленных скафандрах. Возможно, специалистам из НАСА за эти годы удалось обнаружить сверхлегкий материал, который надежно защищает космонавтов от радиации? до сих пор вызывает множество вопросов. Один из основных аргументов тех, кто считает, что американцы не высаживались на нее - существование радиационных поясов.