Elektronu plūsmas Zemes radiācijas joslās rodas kosmisko staru mijiedarbības rezultātā ar atomiem planētas atmosfēras augšējos slāņos, no tiem "izsitot" neitronus, teikts žurnālā Nature publicētajā rakstā.
“Pirmoreiz mēs spējām noteikt šo augstas enerģijas elektronu veidošanos Van Allena jostu iekšējā malā. Mums izdevās atrisināt mīklu, par kuru fiziķi bija neizpratnē gandrīz sešas desmitgades,”sacīja Klinlina Li no Kolorādo universitātes Boulderā (ASV).
Zemei, atšķirībā no Venēras un vairākām citām Saules sistēmas planētām, ir savs magnētiskais lauks, kas rodas metāla šķidruma plūsmu kustības rezultātā tās kodolā. Šis magnētiskais lauks darbojas kā sava veida "vairogs", kas atspoguļo kosmiskos starus, ar lielu enerģiju uzlādētas daļiņas un aizsargā Zemi no saules vēja un koronālo masu izmešanas uz Sauli.
Tās esamības pēdas ir tā dēvētās van Allena jostas - divi reģioni aptuveni 6 tūkstošu un 60 tūkstošu kilometru augstumā no Zemes virsmas, kur ir liels skaits augstas enerģijas protonu un elektronu, "kurus" saķēra Zemes magnētiskais lauks un pārvietojas sava veida magnētiskos slazdos. Viņu mijiedarbība ar atmosfēru rada skaistu auroras un saules uzliesmojumu laikā rada radio traucējumus un citas tehniskas problēmas.
Viens no galvenajiem Van Allena jostas noslēpumiem kopš atklāšanas 1958. gadā ir tas, no kurienes nāk augstas enerģijas elektroni un protoni, kas apdzīvo Zemes radiācijas vairogu un rada signālraķetes planētas polos. Kā atzīmē Lī, zinātniekiem jau sen ir aizdomas, ka viņu avots ir kosmiskie stari, kas saduras ar atmosfēras atomiem, taču viņiem par to nebija viennozīmīgu pierādījumu.
Papildu problēma ir tā, ka kosmiskie stari, ko rada supernovas sprādzieni un pulsara aktivitāte, "bombardē" Zemi aptuveni ar tādu pašu frekvenci, savukārt Van Allen jostu elektronu skaits un īpašības var dramatiski mainīties ar ļoti lielu ātrumu. Tas daudziem pētniekiem liek šaubīties, vai šie elektroni rodas neitronu sabrukšanas rezultātā, ko kosmiskie stari "izsit" no slāpekļa un skābekļa atomiem.
Lai pārbaudītu šīs idejas, Lī un viņa studenti samontēja CSSWE mikrosatellītu, kas bija aprīkots ar elektronu un protonu detektoru miniatūriem kolēģiem, kuri tika izstrādāti Kolorādo universitātē RBSP zondei, kuru NASA uzsāka 2012. gada augustā, lai izpētītu Van Allena jostu struktūru.
Šis satelīts tika palaists zemākā orbītā, un tas pētīja nevis Van Allena jostu iekšējos slāņus, bet gan tās pirmās daļas apakšējo malu, kur, kā zinātnieki ieteica, elektroniem un protoniem vajadzētu piedzimt gāzes molekulu un "viesu no kosmosa" sadursmes laikā.
Reklāmas video:
Šādām sadursmēm, kā skaidro zinātnieki, vajadzētu izraisīt protonu un elektronu ražošanu ļoti šauros enerģijas diapazonos, lai tos varētu viegli aprēķināt un novērtēt, cik bieži kosmiskie stari saduras ar atmosfēras atomiem, un saprast, kāda loma tiem ir Van Allen jostas piepildīšanā. un kā viņi tur nokļūst.
Kā parādīja šie mērījumi, šādi elektroni rodas lielos daudzumos augstumā, kas aptuveni vienāds ar Zemes rādiusu, un to veidošanās ātrums un īpašības saglabājās nemainīgs visos reģionos un visos augstumos. Tas runā par labu faktam, ka tos faktiski rada kosmiski stari.
Turklāt par to liecina CSSWE reģistrēto elektronu skaits - to skaits, kā atzīmē zinātnieki, gandrīz ideālā gadījumā atbilst tam, cik neitroniem vajadzētu radīt kosmiskos starus. Tas viss attiecīgi liecina par faktu, ka gandrīz visiem elektroniem, kas piedalās auroras dzimšanā, ir patiesi "kosmiska" izcelsme.