Космический пинбол в масштабах всей планеты

Согласно новейшему исследованию ученых из университета Колорадо (США), удары молний способны превратить нашу планету в мишень для «электронов-убийц». Так называются сверхгорячие частицы, падающие из космоса. Ученые полагают, что это невероятное явление связано с уникальным взаимодействием космической погоды и определенных условий на Земле. Таким образом создается эффект, сравнимый с игрой в гигантский космический пинбол!

«Электроны-убийцы»

Сенсационное открытие произошло практически случайно, когда группа ученых анализировала информацию, полученную со спутников. Оказалось, что высокоэнергетические и быстрые «горячие» электроны могут быть буквально вытолкнуты из внутреннего радиационного пояса. Этим термином в науке именуется область с заряженными частицами. Она окружает нашу планету и удерживается благодаря магнитосфере, защитному магнитному полю Земли.

Новая научная работа важна прежде всего тем, что позволит организовать защиту спутников и вообще электронных приборов от повреждений. Также исследование позволяет предотвратить влияние смертельно опасной радиации на людей во время длительных космических полетов, например, на Марс. Кроме того, ученые поняли, что космическая и земная погода имеют куда более тесную и крепкую связь, чем считалось до этого.


— цитата из исследования.

Дожди из электронов

Как известно, Землю окружают два пояса, которые состоят из высокоэнергетических частиц, захваченных магнитным полем планеты. Оба радиационных пояса называют в честь американского физика Джеймса Ван Аллена, который открыл их в 1958 году.

Внешняя область поясов Ван Аллена начинается приблизительно на высоте 19 000 км от Земли. Внутренняя область поясов заканчивается примерно за 1000 км от поверхности планеты.

По словам астрофизиков, пояса Ван Аллена — это своего рода барьер, отделяющий земную атмосферу от космического пространства. Барьеры вовсе не статичны. Напротив, они постоянно передвигаются, расширяются или сжимаются в размерах.



Давно известно, порой с внешнего радиационного пояса на Землю выпадают заряженные частицы. Также ученые обнаружили «холодные», с низкой энергией, частицы, которые падают на планету с внутреннего пояса, который куда более стабильный, чем внешний.

Однако недавно оказалось, что внутренний пояс способен также «порадовать» землян электронным дождем из частиц с высокой энергией. А причиной тому оказались обычные молнии.

По словам ученых, объяснить происходящее достаточно просто. Когда молния устремляется к поверхности Земли, происходит всплеск радиоволн, направленный в космос. Если радиоимпульс по какой-то причине попадает в электроны в радиационных поясах, он выбивает их. Так образуются электронные осадки, которые затем выпадают на планету.

Земле они практически не угрожают, зато вполне способны в прямом смысле убить электронные компоненты космических аппаратов, вызывая на платах приборов микроскопические разряды. Собственно, поэтому их назвали «электронами-убийцами».

Прыг-скок в масштабах всей планеты

Анализ данных со спутников показал, что периодически во внутреннем стабильном радиационном поясе откуда-то появляются сгустки электронов с высокой энергией. А ведь их просто не должно быть там.

Это обстоятельство заинтересовало колорадских ученых, и они принялись более тщательно изучать спутниковую информацию. В итоге выяснилось, что в период с 1996 по 2006 г. произошло как минимум 45 всплесков «горячих» электронов во внутреннем слое Ван Аллена.

После этого команда ученых сравнила найденные факты с записями о молниях, которые ударяли в то же самое время по Северной Америке. Совпадение оказалось полное: пиковое количество высокоэнергетических электронов появлялось во внутреннем радиационном слое буквально через секунду после того, как молния достигала поверхности планеты.

Ученые полагают, что каждый удар молнии запускает космический пинбол, масштабы которого охватывают всю планету. Радиоволны стремительно несутся в космос и возбуждают электроны во внутреннем радиационном поясе, выбивая их вниз.

В пинболе происходящее называется «добавь шарик». Электроны не просто падают на Землю, они хаотично скачут от северного полушария к южному. Прыг-скок, туда-сюда… Причем вся фаза космического пинбола умещается в 0,2 секунды.


— астрофизик Лорен Блюм, Лаборатория атмосферной и космической физики при университете Колорадо.

Блюм и ее коллеги пока не могут точно сказать, как часто происходят «убийственные электронные дожди». Ученые предполагают, что вероятность электронных осадков значительно возрастает в периоды максимальной солнечной активности. В такие моменты наша звезда выбрасывает огромное количество высокоэнергетических электронов. Часть их притягивается магнитосферой и пополняет запасы поясов Ван Аллена.