Физики объяснили природу третьего радиационного пояса Земли

Физики объяснили природу третьего радиационного пояса Земли

Международная группа астрофизиков во главе с Юрием Шприцем из Массачусетского технологического института и Сколковского технологического института определила природу недавно открытого третьего радиационного пояса Земли.

Ученые показали, что во внешнее кольцо, обнаруженное в феврале 2013 года, попадают ультрарелятивистские электроны и что их движение там намного стабильнее, чем в ранее известных двух внутренних поясах. Подробности приведены в статье для журнала Nature Physics, а краткое изложение приводит PhysOrg со ссылкой на присланные университетом Калифорнии в Лос-Анджелесе материалы.

Третий радиационный пояс вокруг Земли формируется выброшенными из двух внутренних поясов ультрарелятивистскими электронами. Эти частицы, как подчеркивают исследователи, отличаются от других электронов, представленных в околоземном пространстве. В отличие от иных частиц, представленные в третьем кольце электроны обладают большей энергией.

За счет этого они значительно слабее взаимодействуют с плазменными волнами, которые возникают в магнитосфере Земли. Изначально именно плазменные волны выбрасывают электроны в околоземное пространство на расстояния в тысячи и десятки тысяч (второй пояс расположен на уровне около 20 тысяч километров) и они же обеспечивают разгон частиц до скоростей, близких к скорости света. Но частицы, попадающие в третье кольцо, имеют столь высокую энергию, что уже практически не взаимодействуют с плазменными волнами и за счет этого могут достаточно долго оставаться на своих орбитах.

Знание о стабильности третьего радиационного пояса, выявленного при помощи запущенных в августе 2012 года специализированных спутников Van Allen Probes (два одинаковых аппарата) носит не только теоретический характер. Исследователи подчеркивают, что ультрарелятивистские электроны представляют серьезную угрозу для искусственных спутников Земли, так как прямое попадание электрона с энергией в несколько мегаэлектронвольт в микроэлектронные компоненты вызывает их повреждение с последующим сбоем компьютера или даже необратимым выходом чипа из строя. Во время солнечных вспышек радиационные пояса, впервые открытые американскими (Ван Аллен, на основе данных «Эксплорера-1») и советскими (Сергей Вернов и Александр Чудаков, данные «Спутника-3») в 1958 году заметно увеличиваются в размерах, а концентрация частиц в них тоже возрастает.

Релятивистскими частицами в физике называют частицы, скорость которых настолько велика, что в расчетах необходимо учитывать эффекты, описанные специальной теорией относительности (на латыни: relativitas specialis). Одним из таких эффектов является возрастание кинетической энергии частицы вплоть до бесконечности при достижении скорости света, а другой, описанный известной формулой E=mc2, заключается в эквивалентности массы и энергии: даже покоящаяся частица имеет энергию покоя, равную примерно 9*1013 джоулей на каждый грамм. Когда кинетическая энергия разогнанного до релятивисткой скорости объекта становится намного больше энергии покоя, говорят об ультралятивистском случае.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
Астрономы нашли причину ускорения частиц в радиационном поясе Земли
Ученые из США, Франции и Украины существенно продвинулись в объяснении причин ускорения частиц в паре радиационных поясов Земли. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ним можно ознакомиться на сайте НАСА. Специалисты выяснили, что заряженные частицы ..
2014-07-17 1426 0 Научные открытия
1
Геофизики определили «потерянный элемент» ядра Земли
Японские геофизики определили природу потерянного элемента ядра Земли — третьего после железа и никеля основного компонента недр планеты. О своем открытии ученые рассказали на конференции Американского геофизического союза, состоявшейся в декабре 2016 года в Сан-Франциско, кратко ..
2017-01-11 4382 0 Научные открытия
0
Физики объяснили роль гравитации в проявлении квантовых свойств
Физики из Австрии объяснили роль гравитации в подавлении проявления квантовых свойств микромира. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics. Исследование микромира — взаимодействий элементарных частиц — проводится, как правило, на низких энергиях в пренебрежении эффектами гравитации. Однако ..
2015-06-16 7097 0 Научные открытия
0
Физики наблюдали странное движение электрона
Ученые из Японии и Австрии исследовали энергетические уровни Ландау свободного электрона при его движении в магнитном поле. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте RIKEN. Энергетические уровни Ландау возникают при движении ..
2014-08-09 2403 0 Научные открытия
0
Раскрыта тайна февральского метеорного потока
Ежегодно в феврале можно наблюдать загадочный метеорный поток. Среди падающих объектов встречаются метеороиды размером как с баскетбольный мяч, так и с автобус. NASA уже более 50 лет наблюдает за этим странным потоком. Особенность его заключается в том, что каждый новый "дождь" сильно отличается от прошлогоднего, ..
2012-02-29 1629 0 Научные открытия
0
Физики объяснили расхождение масс частиц во Вселенной
Физики-теоретики из США и Японии предложили новое объяснение проблемы электрослабой иерархии в физике элементарных частиц. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них в своей колонке в онлайн-издании Physics рассказал физик Майкл Дайн из Калифорнийского ..
2015-11-24 7407 0 Научные открытия
-1
Представлен обнаруживший гравитационные волны ученый
Первым человеком, зарегистрировавшим гравитационные волны — возмущения пространства-времени, предсказанные сто лет назад создателем общей теории относительности Альбертом Эйнштейном, стал итальянский ученый из Падуи Марко Драго, работающий в Институте гравитационной физики Общества Макса Планка в Ганновере. Об этом ..
2016-02-13 1486 0 Научные открытия
1
Российские ученые объяснили природу гипертонии
Российские биологи нашли возможные причины развития гипертонии (стойкого повышения артериального давления). Соответствующее исследование опубликовано в журнале Experimental Physiology, кратко о нем сообщает Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук.Одну из возможных причин развития ..
2017-03-10 10206 0 Научные открытия
-1
У Земли нашли плазменное «защитное поле»
Физики NASA и Массачусетского технологического института обнаружили, что магнитосфера Земли реагирует на вспышки солнечной активности образованием плазменных потоков. По словам ученых, они уменьшают влияние солнечного ветра на ионосферу Земли. Работа опубликована в журнале Science, кратко о ней можно прочитать ..
2014-03-08 1728 0 Научные открытия
0
Физики создали новую теорию времени
Физики предположили, что минимально возможный в физической Вселенной масштаб времени на несколько порядков больше планковского времени. Более того, существование такого масштаба меняет фундаментальные уравнения квантовой механики, а вместе с этим — и представления о природе времени. Авторы настаивают ..
2016-02-04 3550 0 Научные открытия
1
Физики научились управлять теплом при помощи магнитов
Американские физики сообщили о новом способе управления потоками тепла с помощью магнитов. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета штата Огайо. В своем эксперименте ученые использовали миниатюрный ..
2015-03-26 3831 0 Научные открытия
1
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 3122 2 Научные открытия
1
Физики усложнили самый красивый эксперимент
Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли "самым красивым" в истории физики. В новой ..
2012-03-26 1664 0 Научные открытия
0
Физики рассчитали последствия столкновения Земли с черной дырой
Ученые рассчитали последствия столкновения Земли с первичной черной дырой. Статья ученых принята к публикации в The Astrophysical Journal, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Первичные черные дыры образовались сразу после Большого взрыва. Это объекты относительно небольшой (по космическим меркам) ..
2012-03-26 3165 0 Научные открытия
0
Физики создали волокна для лазерной ткани
Физики из Итальянского технологического института в Арнесано научились получать нановолокна, которые могут выступать в роли рабочего тела лазера. В будущем эти волокна могут стать основой «лазерной ткани». Исследование выложено в виде препринта в архиве Корнельского университета, кратко ..
2013-12-18 1500 0 Научные открытия
0