Радиационная зона Земли
Все мы еще со школьной скамьи знаем, что Земля - своеобразный природный магнит. Магнитное поле нашей планеты подобно полю однородно намагниченной сферы, расположенной внутри земного шара. При этом в Северном полушарии Земли находится южный магнитный полюс этого планетного магнита, а в Южном полушарии - северный. Силовые линии магнитного поля Земли выходят из Южного полушария и, огибая земной шар, устремляются в его Северное полушарие. Обнаружить геомагнитное поле можно с помощью магнитной стрелки, свободно вращающейся на острие иглы. Под его действием стрелка устанавливается в направлении север-юг.
Магнетизм Земли может быть обусловлен либо намагниченностью земного вещества, либо упорядоченными системами электрических токов. Но земное вещество, находящееся глубже 50 км, не может намагничиваться из-за высокой температуры, господствующей внутри планеты. Следовательно, магнетизм Земли может генерироваться (возбуждаться) только системами электрических токов. Такие токи текут, видимо, во внешнем - жидком ядре Земли.
Как известно, дипольные магнитные поля, то есть поля с двумя полюсами, являются ловушкой для заряженных частиц. Магнитное поле Земли тоже дипольное. Значит, оно тоже должно обладать подобным свойством.
В 1964 году с помощью советских искусственных спутников "Электрон" было установлено, что заряженные частицы образуют вокруг Земли единую радиационную зону. По форме она похожа на гигантский бублик. Только в различных зонах "бублика" преобладают частицы разного сорта (протоны или электроны) и распределены они крайне неравномерно.
Прояснилась и картина движения заряженных частиц. Попав в магнитную "ловушку", они движутся по спиралям вдоль силовых линий магнитного поля Земли, отражаясь от одного геомагнитного полюса к другому.
А как далеко простирается зона радиации?
Скажем прямо: у нее нет постоянных и четких границ. Считают, что в плоскости геомагнитного экватора она начинается на высоте 200-300 км в западном полушарии (над Бразилией) и около 1600 км - в восточном (над Австралией). С увеличением геомагнитной широты эта граница понижается и над 65-ми геомагнитными параллелями проходит на высоте всего лишь 100 км.
Эксцентричное расположение радиационного пояса по отношению к поверхности земного шара объясняется наклоном геомагнитной оси к оси вращения Земли примерно на 11,5 градуса. Кроме того, гигантский дипольный земной магнит смещен на 436 км от центра Земли в сторону Тихого океана.
Внешняя граница пояса радиации начинается на тех же 65-х геомагнитных широтах на высоте примерно 100 км. С уменьшением широты радиационная зона быстро удаляется от Земли и в области геомагнитного экватора проходит на расстоянии 35 тыс. км от ночной стороны планеты и до 50 тыс. - от дневной. Ее очертания непостоянны и сильно изменяются в зависимости от активности Солнца. Поэтому задача геофизиков состоит в том, чтобы научиться предсказывать положение границ этой зоны, особенно в периоды пилотируемых космических полетов, поскольку длительное пребывание космонавтов в зоне радиации пока что не безопасно. Итак, заряженные частицы образуют вокруг Земли нечто вроде огромнейшего ореола.
Вполне уместно спросить: откуда берутся эти частицы? Что служит их источником?
Аппаратура, установленная на первых советских космических ракетах, запущенных в 1959 году к Луне, а также на некоторых американских космических аппаратах, обнаружила в межпланетном пространстве постоянно действующий поток заряженных частиц (в основном протонов и электронов), летящих от Солнца. Это новое физическое явление получило название солнечного ветра.
Открытие солнечного ветра представляет интерес не только с точки зрения изучения процессов, протекающих на Солнце. Оно имеет исключительно большое значение для понимания целого ряда геофизических явлений. Солнечный ветер как раз и есть тот космический "возмутитель спокойствия", который несет ответственность за многие явления, разыгрывающиеся в околоземном пространстве.
В частности, при встрече солнечного ветра с магнитным полем Земли его частицы, движущиеся со скоростью 300-800 км/с, образуют ударную волну. Последняя давит на магнитное поле, сжимает его. В результате со стороны Солнца оно простирается примерно на десять земных радиусов. Но дело этим не ограничивается. Солнечный ветер изменяет форму силовых линий магнитного поля и на ночной стороне Земли. Он вытягивает их в сторону, противоположную Солнцу: у Земли образуется длинный магнитный шлейф, простирающийся на ее ночной стороне на сотни земных радиусов.
Таким образом, если идеальное магнитное поле нашей планеты должно быть симметричным относительно магнитной оси, соединяющей магнитные полюсы, то в действительности оно оказывается сильно деформированным, измененным до неузнаваемости. И это - работа солнечного ветра!
Как видим, магнитосфера Земли совсем не является сферой. Это скорее "груша", повернутая своим длинным хвостом в антисолнечном направлении и сильно растянутая. А внутри этой груши, у самого основания ее,- наша планета в ореоле заряженных частиц, образующих опасный радиационный пояс. Внешние границы магнитосферы определяются из условия равновесия давления: с одной стороны - солнечного ветра, с другой - магнитного поля Земли.
Как показали космические исследования, пространственные границы и очертания магнитосферы Земли меняются в ходе 11-летнего цикла солнечной активности. Она как бы пульсирует в ритме деятельности великого светила.
Космос внутри магнитосферы принято называть ближним космосом или околоземным космическим пространством. А уже дальше, за ее пределами, начинается настоящий космос. И первая его ступенька - межпланетное пространство.
Коротцев О.Н.
