Влияние радиационных поясов земли на космические аппараты. Смертельные пояса ван аллена

Смертельные пояса Ван Аллена

Вы, конечно же, слышали про радиоактивный «пояс Ван Аллена», который по официальной версии окружает Землю двумя кольцами: протонным – на высоте порядка 4 000 км и электронным – на высоте порядка 17 000 км.

Формально Ван Аллен сделал своё открытие в феврале 1958 года, однако никакой шумихи по этому поводу не произошло. Более того, когда через 11 лет, в 1969 году, «Аполлон», причём тоже под цифрой 11 (про масонскую цифру 11 можете почитать самостоятельно, информации много), как будто первым слетал на Луну, которая официально в 350 000 км от нас, и астронавты дважды перемахнули эти пояса – по пути туда и обратно, Ван Аллен, говорят, пытался всячески упредить эту смертельную глупость и неоднократно связывался с создателями лунной программы, убеждая их в том, что преодоление открытых им поясов обернётся для любого живого организма неминуемым летальным исходом. Мол, толщина обшивки должна быть в несколько метров и состоять из свинца, что по понятным причинам технически невыполнимо.

Но вот астронавты «слетали», «вернулись» живые и здоровые, за ними тем же маршрутом смертельный пояс преодолели их многочисленные коллеги, потом программа освоения Луны была свёрнута, все (!) материалы оказались утерянными, прошел не один десяток лет, и сегодня всё те же масоны подумывают (и параллельно осваивают не менее фантастические бюджеты) о полёте сразу на Марс (где по их последним данным уже растут деревья и т.д.).

У людей и даже у сотрудников НАСА память короткая, поэтому многие из вас видели официальный ролик этого агентства (название которого, кстати, переводится с иврита как «ложь»), в котором рассказывается о трудностях освоения дальнего космоса. Словно забыв об успешных полётах на Луну, НАСА объясняет необходимость осваивания миллиардов долларов тем, что на пути космических кораблей будет… пояс Ван Аллена, за который, как уточняет «специалист», ещё не залетал ни один живой организм. Поэтому надо, во-первых, ждать, когда такой полёт состоится, а во-вторых, вкладывать ещё деньги для того, чтобы, в конце концов, разработать способ преодоления смертельной радиации. Видимо, новое поколение «специалистов» полагает, что Луна от нас ближе, чем в 4 000 км. Собственно, мы, сторонники ровной и неподвижной Земли, тоже так думаем, но ведь 350 000 официальных километров из учебников ещё не выбросили, так что утверждения НАСА, мягко говоря, выглядят крайне подозрительными.

Про пояс Ван Аллена, разумеется, говорится не в одном ролике. О нём упоминают сегодня всегда, когда речь идёт о трудностях космических полётов. Можно сказать, что о нём сегодня знают все. А поскольку некоторые из астронавтов, участвовавших в той лунной афёре, по-прежнему живы и здоровы, некоторые дотошные журналисты задают им вопрос, мол, ребята, как вам удалось уцелеть тогда, если теперь этот пояс – одна большая и пока не разрешимая проблема? Не моргнув глазом, седые клоуны разводят руками и отвечают буквально следующее: «Ну, тогда же мы не знали о существовании этого пояса»… Думаю, комментарии излишни.

Но вот что нелишне, так это заглянуть в официальную историю открытия Ван Аллена и сопоставить факты, изложенные в официальных источниках.

В посвящённой поясу Ван Аллена статье в Википедии по этому поводу говорится буквально следующее (цитирую):

Существование радиационного пояса было впервые обнаружено американским учёным Джеймсом Ван Алленом в феврале 1958 года при анализе данных с американского спутника «Эксплорер-1» и убедительно доказано записью периодически изменяющегося уровня радиации на полном витке орбиты специально модифицированного Ван Алленом для изучения обнаруженного феномена спутника «Эксплорер-3». Открытие Ван Аллена было озвучено 1 мая 1958 г. и вскоре нашло независимое подтверждение в данных советского «Спутника-3». Более поздний повторный анализ данных более раннего советского «Спутника-2» показал, что радиационные пояса фиксировались и его оборудованием… и т.д.

(конец цитаты)

Никаких подробностей, как именно пояс был обнаружен, я из всей этой статьи не почерпнул и решил просто проверить, что собой представлял этот самый спутник «Эксплорер-1». По ссылке прошёл в соответствующий раздел и обнаружил следующее описание (цитирую):

Для достижения орбитальной скорости использовалась связка из 15 твердотопливных ракет «Сержант», которые были, фактически, неуправляемыми реактивными снарядами с примерно 20 кг твёрдого смесевого топлива каждый; 11 ракет составляли вторую ступень, три - третью, и последняя - четвёртую. Двигатели второй и третьей ступени были смонтированы в двух вставленных друг в друга цилиндрах, а четвёртая устанавливалась сверху. Вся эта связка раскручивалась электромотором перед стартом. Это позволяло ей сохранять заданное положение продольной оси во время работы двигателей…

(конец цитаты)

То есть пройдоха Вернер фон Браун, чтобы всем было видно, что он запускает нечто и очень высоко, взял и тупо связал 15 «неуправляемых реактивных снарядов» вместе, что должно было говорить обывателю от науки, что эта хрень полетит в 15 раз быстрее одного реактивного снаряда и раз в 15 дальше. Ну, наверное. Ну, ведь полетела же…

Я не хочу отступать от официальной версии того запуска и читаю ниже, уже непосредственно по теме открытия Ван Аллена (цитата):

Отработавшие двигатели второй и третьей ступеней последовательно сбрасывались, но от четвёртой ступени спутник не отделялся. Поэтому в различных источниках приводятся массы спутника как с учётом пустой массы последней ступени, так и без неё. Без учёта этой ступени масса спутника была ровно в 10 раз меньше массы первого советского ИСЗ - 8,3 кг, из них масса аппаратуры составляла 4,5 кг. В отличии от первого советского спутника - в состав её входила научная аппаратура: счётчик Гейгера и датчик метеорных частиц, что позволило открыть радиационные пояса…

(конец цитаты)

Мюнхгаузен, летавший, как вы помните, верхом на ядре, нервно курит в сторонке. Они, оказывается, прицепили к 15 неуправляемым реактивным снарядам счётчик Гейгера и датчик метеорных частиц. И эти два прибора, мало того, что улетели высоко-высоко, они ещё умудрились оттуда что-то сообщать…

Ладно, допустим, улетели и сообщили. Что же они сообщили? Читаем дальше (цитата):

Орбита «Эксплорера» была заметно выше орбиты первого ИСЗ, и если в перигее счётчик Гейгера демонстрировал ожидаемое космическое излучение, которое было уже известно по запускам высотных ракет, то в апогее он вообще не давал сигнала. Джеймс Ван Аллен предположил, что в апогее счётчик входит в насыщение из-за нерасчётно высокого уровня облучения. Он рассчитал, что в этом месте могут находиться протоны солнечного ветра с энергиями 1-3 МэВ, захваченные магнитным полем Земли в своеобразную ловушку. Позднейшие данные подтвердили эту гипотезу, и радиационные пояса вокруг Земли называют поясами Ван Аллена…

(конец цитаты)

Вы поняли, что вы только что прочитали? Радиоактивный пояс не был «обнаружен», как нам насказывают. Ван Аллен предположил (!), что он там может быть, по отсутствию (!) ожидаемого сигнала. Позднейшие данные подтвердили эту гипотезу (!)…

Что же мы имеем в сухом остатке?

В 1958 году, когда масонский мир уже был обеспокоен откровениями адмирала Ричарда Бёрда по поводу «континента больше США за Южным полюсом Антарктиды», начались исследования тех преград, с которыми столкнулась тогдашняя наука. Стали рыть бурами землю, пытаться исследовать глубины океана и прощупывать стратосферными «атомными» взрывами высоты над Землёй. Видимо, связка из 15 реактивных снарядов имела место быть и даже куда-то улетела в рамках этой исследовательской программы, возможно, даже что-то передавала как маячок, который исчез с радаров на высоте порядка 4 000 км. Разбившись о Твердь библейского Купола? Возможно. Во всяком случае, стало понятно, что выше 4 000 км не подняться, хоть плачь. Но подняться было нужно, поэтому придумали афёру с Луной, а «открытие» Ван Аллена на время «забыли». Сегодня вспомнили. Афёра с Марсом наверняка когда-нибудь произойдёт. Лететь туда призывал каждый американский президент, начиная с Рейгана и заканчивая пока Трампом. Голливуд наращивает мощь компьютерных спецэффектов и опускает мировосприятие и здравомыслие челоовечества (от слова «овца» - мой перевод популярного нынче термина sheaple ) ниже самого низкого плинтуса, так что скоро Маск или Безос улетят туда верхом на «Тесле» или на чём-нибудь ещё, но только на экране, разумеется, как всё «космическое» сегодня.

А с чем останемся мы, те, кто это видит и грустно посмеивается над очевидностью обмана?

Вышеприведенная информация, при условии, что в ней есть хотя бы малая толика информации, говорит о том, что, похоже, мы имеем дело двойной защитой, с двойной структурой Купола. Первая отрезает нас от Солнца и, возможно, Луны, на высоте в 4 000 км. У меня есть предположение о том, что Луна ходит над нами ниже Солнца (которое по расчётам находится на высоте 5 100 км), но необязательно, что ниже 4 000 км. После этой высоты, закрытой от нас не хрусталём, не стеклом, а энергетическим полем, располагаются Солнце, Луна и подвижные звёзды-лампочки, то есть планеты. Это как прокладка, позволяющая небесному механизму нас освещать, облучать и т.п. Дальше располагается собственно Твердь, на которой расположены «неподвижные», то есть вращающиеся вместе с ней, лампочки – остальные звёзды. Где это самое «дальше» находится, точно неизвестно, однако в вышеупомянутой информации проскальзывает цифра 17 000 км как удалённость второго, «электронного» пояса. Откуда она такая взялась – неизвестно, но если каким-то образом эта цифра верна, то она даёт нам представление о радиусе Купола.

Если вы читатель дотошный, то в этом месте вспомните о французской метрической системе, в который «метр» родился из расстояния от Северного полюса до Экватора по парижскому меридиану, которое в итоге составило 10 000 км, что заставляет нас эту цифру удвоить, чтобы получить 20 000 км, разделяющих оба полюса. Разница между заявленными 17 000 км (до пояса Ван Аллена) и официальными 20 000 км (от полюса до полюса) составляет 3 000 км, что представляет собой, с одной стороны, как бы существенную погрешность, однако с другой стороны мы постоянно сталкиваемся с тем, что расстояния на Земле вовсе не измеряются, а… высчитываются.

Выводов не делаю, все упомянутые цифры, как вы видите, не мои, взяты то ли в результате «исследований», то ли с потолка (или с Купола?), однако, надеюсь, что следование за моей мыслью по перипетиям официальной истории открытия Ван Аллена заставила вас лишний раз задуматься о том мире, в котором, как нам рассказывают, мы живём.

Van Allen radiation belt ).

Внутри магнитосферы, как и в любом дипольном поле, есть области, недоступные для частиц с кинетической энергией E , меньше критической. Те же частицы с энергией E < Е кр , которые все-таки уже там находятся, не могут эти области покинуть. Эти запрещённые области магнитосферы называются зонами захвата. В зонах захвата дипольного (квазидипольного) поля Земли действительно удерживаются значительные потоки захваченных частиц (прежде всего, протонов и электронов).

Радиационный пояс в первом приближении представляет собой тороид , в котором выделяются две области:

внутренний радиационный пояс на высоте ≈ 4000 км, состоящий преимущественно из протонов с энергией в десятки МэВ ;
внешний радиационный пояс на высоте ≈ 17 000 км, состоящий преимущественно из электронов с энергией в десятки кэВ .

Высота нижней границы радиационного пояса меняется на одной и той же географической широте по долготам из-за наклона оси магнитного поля Земли к оси вращения Земли, а на одной и той же географической долготе она меняется по широтам из-за собственной формы радиационного пояса, обусловленной разной высотой силовых линий магнитного поля Земли. Например, над Атлантикой возрастание интенсивности излучения начинается на высоте 500 км, а над Индонезией на высоте 1300 км. Если те же графики построить в зависимости от магнитной индукции , то все измерения уложатся на одну кривую, что ещё раз подтверждает магнитную природу захвата частиц.

Между внутренним и внешним радиационными поясами имеется щель, расположенная в интервале от 2 до 3 радиусов Земли. Потоки частиц во внешнем поясе больше, чем во внутреннем. Различен и состав частиц: во внутреннем поясе протоны и электроны, во внешнем - электроны. Применение неэкранированных детекторов существенно расширило сведения о радиационных поясах. Были обнаружены электроны и протоны с энергией несколько десятков и сотен килоэлектронвольт соответственно. Эти частицы имеют существенно иное пространственное распределение (по сравнению с проникающими).

Максимум интенсивности протонов низких энергий расположен на расстоянии около 3 радиусов Земли от её центра (приблизительно на высоте 12 500 км от поверхности). Малоэнергичные электроны заполняют всю область захвата. Для них нет разделения на внутренний и внешний пояса. Частицы с энергией десятки кэВ непривычно относить к космическим лучам , однако радиационные пояса представляют собой единое явление и должны изучаться в комплексе с частицами всех энергий.

Поток протонов во внутреннем поясе довольно устойчив во времени. Первые эксперименты показали, что электроны высокой энергии (E > 1-5 МэВ ) сосредоточены во внешнем поясе. Электроны с энергией меньше 1 МэВ заполняют почти всю магнитосферу. Внутренний пояс очень стабилен, тогда как внешний испытывает резкие колебания.

История открытия

Существование радиационного пояса было впервые обнаружено американским учёным Джеймсом ван Алленом в феврале 1958 года при анализе данных с американского спутника «Эксплорер-1 » и убедительно доказано записью периодически изменяющегося уровня радиации на полном витке орбиты специально модифицированного Ван Алленом для изучения обнаруженного феномена спутника «Эксплорер-3 ». Открытие Ван Аллена было озвучено 1 мая 1958 г. и вскоре нашло независимое подтверждение в данных советского «Спутника-3 ». Более поздний повторный анализ данных более раннего советского «Спутника-2 » показал что радиационные пояса фиксировались и его оборудованием, предназначенным для анализа солнечной активности, однако странным показаниям солнечного датчика тогда не сумели дать верную интерпретацию. Негативно сказалось на советском приоритете и отсутствие на «Спутниках» записывающего оборудования (на «Спутнике-2» оно не предусматривалось, а на «Спутнике-3» сломалось), из-за чего полученные данные оказались отрывочными и не давали цельной картины об изменении радиации с высотой и наличии в околоземном пространстве не просто космической радиации, но характерного «пояса», охватывающего лишь определённые высоты. Однако более разнообразное оборудование «Спутника-3» помогло уточнить «состав» внутреннего пояса. В конце 1958 года анализ данных «Пионера-3 » и чуть более поздней «Луны-1 » привёл к открытию существования внешнего радиационного пояса, а американские высотные ядерные взрывы продемонстрировали, что на радиационные пояса Земли может оказывать влияние человек. Анализ этих данных привёл к постепенному формированию с середины 1959 года современных представлений о существовании двух радиационных поясов вокруг Земли и механизмах их образования.

История исследований

30 августа 2012 года с космодрома на мысе Канаверал с помощью ракеты Atlas V 410 на высокоэллиптическую орбиту с высотой апогея около 30 тысяч километров были выведены два идентичных зонда RBSP (Radiation Belt Storm Probes ), предназначенных для изучения радиационных поясов. Впоследствии они были переименованы в «Зонды Ван Аллена» (Van Allen Probes ). Два аппарата нужны были для того, чтобы отличить изменения, связанные с переходом из одной области в другую с изменениями, происходящими в самих поясах. . Одним из основных результатов этой миссии было открытие третьего радиационного пояса, появляющегося на короткое время порядка нескольких недель. На февраль 2017 года работа обоих зондов продолжалась.

Радиационные пояса планет

Благодаря наличию сильного магнитного поля планеты-гиганты (Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун) также обладают сильными радиационными поясами, напоминающими внешний радиационный пояс Земли . Советские и американские космические зонды показали, что Венера, Марс, Меркурий и Луна радиационных поясов не имеют.

История исследований

См. также

Примечания

Литература

Мурзин С. В. Введение в физику космических лучей. - М.: Атомиздат , 1979.
Модель космического пространства : в 3 т. - М.: Изд-во МГУ , 1976.
Вернов С. Н., Вакулов П. В., Логачёв Ю. И. Радиационные пояса Земли // Успехи СССР в исследовании космического пространства: сб. - М., 1968. - С. 106.
Космическая физика: пер. с англ. - М., 1966.
Тверской Б. А. Динамика радиационных поясов Земли, - М., 1968.
Редерер Х. Динамика радиации, захваченной геомагнитным полем: пер. с англ. - М., 1972.
Хесс В. Радиационный пояс и магнитосфера: пер. с англ. - М., 1972.
Шабанский В. П. Явления в околоземном пространстве. - М., 1972.
Гальперин Ю. И., Горн Л. С., Хазанов Б. И. Измерение радиации в космосе. - М., 1972.
Adams, L.; Daly, E. J.; Harboe-Sorensen, R.; Holmes-Siedle, A. G.; Ward, A. K.; Bull, R. A. (December 1991). “Measurement of SEU and total dose in geostationary orbit under normal and solar flare conditions”. IEEE Transactions on Nuclear Science . 38 (6): 1686-1692.

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:

Внутренний;
Внешний;
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:

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;
Чтобы избежать негативных эффектов, применяются радиационно-стойкие технологии. Например, спутники в околоземной орбите имеют защитный слой из 3 мм алюминия;
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;
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;
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:

В которой накапливаются и удерживаются проникшие в магнитосферу высокоэнергичные заряженные частицы (в основном протоны и электроны).

Радиационный пояс Земли [ | ]

РПЗ (пояс Ван Аллена)

Другое название (обычно в западной литературе) - «радиационный пояс Ван Аллена » (англ. Van Allen radiation belt ).

Радиационный пояс в первом приближении представляет собой тороид , в котором выделяются две области:

История открытия [ | ]

История исследований [ | ]

Радиационные пояса планет [ | ]

История исследований [ | ]

Радиоизлучение радиационного пояса Юпитера впервые было обнаружено в 1955 году , однако природа излучения тогда оставалась непонятной. Непосредственные измерения в радиационном поясе Юпитера впервые были проведены КА «Пионер-10 », прошедшим через его наиболее плотную область в 1973 году .

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

Литература [ | ]

Мурзин С. В. Введение в физику космических лучей. - М.: Атомиздат , 1979.
Модель космического пространства : в 3 т. - М.: Изд-во МГУ , 1976.
Вернов С. Н., Вакулов П. В., Логачёв Ю. И. Радиационные пояса Земли // Успехи СССР в исследовании космического пространства: сб. - М., 1968. - С. 106.
Космическая физика: пер. с англ. - М., 1966.
Тверской Б. А. Динамика радиационных поясов Земли, - М., 1968.
Редерер Х. Динамика радиации, захваченной геомагнитным полем: пер. с англ. - М., 1972.
Хесс В. Радиационный пояс и магнитосфера: пер. с англ. - М., 1972.
Шабанский В. П. Явления в околоземном пространстве. - М., 1972.
Гальперин Ю. И., Горн Л. С., Хазанов Б. И. Измерение радиации в космосе. - М., 1972.
Adams, L.; Daly, E. J.; Harboe-Sorensen, R.; Holmes-Siedle, A. G.; Ward, A. K.; Bull, R. A. (December 1991). “Measurement of SEU and total dose in geostationary orbit under normal and solar flare conditions”. IEEE Transactions on Nuclear Science . 38 (6): 1686-1692. Bibcode :

Начало космонавтики ознаменовалось рядом открытий, одним из которых было открытие радиационных поясов Земли. Внутренний радиационный пояс Земли был открыт американским учёным Джеймсом ван Алленом после полета Эксплорер-1. Внешний радиационный пояс Земли был открыт советскими учёными С. Н. Верновым и А. Е. Чудаковым после полёта Спутник-3 в 1958 году.

На некоторых высотах первые спутники попадали в области, которые были густо насыщенны заряженными частицами, обладающими очень большой энергией, резко отличными от наблюдавшихся ранее космических частиц, и первичных, и вторичных. После обработки данных со спутников стало ясно, что речь идет о заряженных частицах, захваченных магнитным полем Земли.

Известно, что любые заряженные частицы, попав в магнитное поле, начинают «навиваться» на силовые линии магнитного поля, одновременно передвигаясь вдоль них. Размеры витков получающейся спирали зависят от первоначальной скорости частиц, их массы, заряда и напряженности магнитного поля Земли в той области околоземного пространства, в которую они влетели и изменили направление движения.

Магнитное поле Земли неоднородно. У полюсов оно «сгущается» - уплотняется. Поэтому заряженная частица, начавшая движение по спирали вдоль «оседланной» ею магнитной линии из области, близкой к экватору, по мере приближения к какому-либо полюсу испытывает все большее и большее сопротивление, пока не остановится. А затем возвращается назад к экватору и дальше к противоположному полюсу, откуда начинает движение в обратном направлении. Частица оказывается как бы в гигантской «магнитной ловушке» планеты.

Эти области магнитосферы, где накапливаются и удерживаются проникшие в нее высокоэнергичные заряженные частицы (в основном протоны и электроны) и частицы с кинетической энергией E меньше критической называются радиационными поясами. Земля имеет три радиационных пояса, а сейчас открыли еще и четвертый. Радиационный пояс Земли представляет собой тороид.

Первый такой пояс начинается на высоте примерно 500 км над западным и 1500 км над восточным полушарием Земли. Самая большая концентрация частиц этого пояса - его ядро - находится на высоте двух-трех тысяч километров. Верхняя граница этого пояса достигает трех-четырех тысяч километров над поверхностью Земли.

Второй пояс простирается от 10-11 до 40-60 тыс. км с максимальной плотностью частиц на высоте 20 тыс. км.

Внешний пояс начинается на высоте 60-75 тыс. км.

Приведенные границы поясов определены пока еще только приблизительно и, видимо, в каких-то пределах периодически изменяются.

Отличаются эти пояса друг от друга тем, что первый из них, самый близкий к Земле, состоит из положительно заряженных протонов, обладающих очень большой энергией - порядка 100 Мое. Их смогла захватить и удержать только самая плотная часть магнитного поля Земли. Поток протонов в нем довольно устойчив во времени и не испытывает резких колебаний.

Второй пояс состоит, главным образом, из электронов с энергией «всего лишь» 30-100 кэв. В нем движутся большие потоки частиц, чем во внутреннем поясе, он испытывает резкие колебания.

В третьем поясе, где магнитное поле Земли самое слабое, удерживаются частицы с энергией 200 эв и более.

Кроме того, электроны с энергией меньше 1 МэВ заполняют почти всю область захвата. Для них нет разделения на пояса, они присутствуют во всех трех поясах.

Чтобы понять, насколько опасны для всего живого на Земле заряженные частицы в радиационных поясах, приведем для сравнения пример. Так, обычное рентгеновское излучение, применяемое кратковременно для медицинских целей, обладает энергией 30-50 кэв, а мощные установки для просвечивания огромных слитков и глыб металла - от 200 кэв до 2 Мэв. Поэтому самыми опасными для космонавтов будущего и для всего живого при полетах на другие планеты являются первый и второй пояс.

Вот почему ученые сейчас столь упорно и тщательно пытаются уточнить месторасположение и форму этих поясов, распределение частиц в них. Пока ясно лишь одно. Коридорами для выхода обитаемых космических кораблей на трассы к другим мирам будут области, близкие к магнитным полюсам Земли, свободные от частиц больших энергий.

Естествен вопрос: откуда взялись все эти частицы? Их в основном выбрасывает из своих недр наше Солнце. Сейчас уже установлено, что Земля, несмотря на огромное расстояние от Солнца, находится в самой внешней части его атмосферы. Это, в частности, подтверждается тем, что каждый раз, когда возрастает солнечная активность, а следовательно, увеличиваются количество и энергия испускаемых Солнцем частиц, возрастает и количество электронов во втором радиационном поясе, который как бы под напором «ветра» из этих частиц прижимается к Земле.

Разделение зарядов на слои и образование радиационных поясов Земли происходит под действием акусто-магнитоэлектрического эффекта, заключающегося в том, что коротковолновое излучение Солнца, проходя через плазму поперек силовых линий магнитного поля Земли, производит сортировку зарядов по энергетическому состоянию на разные уровни. Наличие определенного количества зарядов в каждом слое, в том числе и на поверхности Земли, дает основание предположить, что Землю вместе со всей атмосферой можно рассматривать как электрическую машину, которую по конструкции можно отождествить со сферической многослойной, многороторной, асинхронной электрической емкостно-индуктивной машиной.

Захваченные в магнитную ловушку Земли частицы под действием силы Лоренца совершают колебательное движение по спиральной траектории вдоль силовой линии магнитного поля из Северного полушария в Южное и обратно. Одновременно частицы совершают более медленное перемещение (долготный дрейф) вокруг Земли.

Когда частица движется по спирали в сторону увеличения магнитного поля (приближаясь к Земле), радиус спирали и её шаг уменьшаются. Вектор скорости частицы, оставаясь неизменным по величине, приближается к плоскости, перпендикулярной направлению поля. Наконец, в некоторой точке (её называют зеркальной) происходит «отражение» частицы. Она начинает двигаться в обратном направлении - к сопряжённой зеркальной точке в др. полушарии.

Одно колебание вдоль силовой линии из Северного полушария в Южное протон с энергией ~ 100 Мэв совершает за время ~ 0,3 сек. Время нахождения («жизни») такого протона в геомагнитной ловушке может достигать 100 лет (~ 3×109 сек), за это время он может совершить до 1010 колебаний. В среднем захваченные частицы большой энергии совершают до нескольких сотен миллионов колебаний из одного полушария в другое.

Долготный дрейф происходит со значительно меньшей скоростью. В зависимости от энергии частицы совершают полный оборот вокруг Земли за время от нескольких минут до суток. Положительные ионы дрейфуют в западном направлении, а электроны - в восточном. Движение частицы по спирали вокруг силовой линии магнитного поля можно представить как состоящее из вращения около т. н. мгновенного центра вращения и поступательного перемещения этого центра вдоль силовой линии.