Начнем с простого.
Всем известен устоявшийся стереотип, что планету Земля от космической радиации, в частности, создаваемой Солнцем, защищает магнитное поле Земли. А Марс не защищает - у него нет магнитного поля - потому Марс такая негостеприимная планета.
Всем так же известно, что в высоких широтах бывают полярные сияния, особенно в годы активного солнца.
Теперь к этим двум пунктам добавим свое знание физики. У кого то это ограничилось школой, кто то семестр или два дополнительно учил физику в институте, а кто то вообще закончил физмат.
Сила Лоренца. Это взаимодействие между движущейся заряженной частицей и магнитным полем. На движущуюся в магнитном поле заряженную частицу действует сила, направление которой определяется "правилом левой руки"
Если мы теперь рассмотрим взаимодействие заряженной частицы, летящей от Солнца, с магнитным полем Земли:
Или несколько в другом изложении:
То есть, если мы внимательно на все это посмотрим - магнитное поле Земли улавливает пролетающую (мимо Земли) заряженную частицу, "гоняет" ее по радиационном поясе, крутя вокруг воображаемой силовой линии, меняя направления вектора скорости, но не меняя величину этой скорости - сила то перпендикулярна вектору скорости.
И в завершении этого движения - магнитное поле Земли отправляет частицу на Землю, ближе к полюсам, тормозя частицу взаимодействием с атмосферой, вызывая полярные сияния.
То есть - магнитное поле - вовсе никакой ни щит, а скорее ловушка-воронка, которая улавливает пролетающие мимо заряженные частицы и отправляет их на полюса? Можете попробовать проверить приведенную выше логику самостоятельно.
А защитой от излучения служит атмосфера Земли, которая по своей совокупной толщине эквивалентна слою воды толщиной в 10 м.
Теперь про радиацию.
Опять же - даже из школьного курса физики известно о различных видах проникающей радиации - это и электромагнитное излучение (жесткий ультрафиолет, рентген, гамма) и нейтральные частицы - нейтроны и нейтрино, и заряженные - электроны и протоны различных энергий.
Радиация негативно воздействует на биологические объекты. Чем больше времени воздействует и чем больше мощность этого излучения - тем сильнее воздействие. Произведение мощности на время дает поглощенную дозу.
Эту дозу научились измерять достаточно давно - заряженный электроскоп под воздействием радиации разряжается.
Дозиметр - измеритель дозы полученного проникающего излучения.
Работники объектов, связанных с радиацией, пользовались и пользуются подобными приборами - по сути это электроскоп, заряженный перед началом использования - стрелка на нуле.
Приборчик с кучей недостатков - например, по разному реагирует на различные виды проникающей радиации, с некоторыми совсем не взаимодействует. Но принцип - фиксировать накопленную дозу - хорош для разных целей, например для предварительного полета беспилотного аппарата на Луну и получение данных - насколько это опасно.
Простому электроскопу нашли на замену - много других способов фиксации проникающего излучения - более точных и надежных - например, многослойные чувствительные эмульсии, электронные датчики, комбинированные приборы.
Разумеется, перед отправкой космонавтов на Луну советским специалистам нужно было "закрыть вопрос" радиации. Для этого (в том числе, это одна из задач) отправили Зонд-5.
Он "привез" результаты:
"Внутри обитаемого отсека были размещены дозиметры и ядерные эмульсии для оценки дозы радиации, которую получил бы космонавт на лунной трассе при прохождении радиационных поясов и облёте Луны. Измеренная интегральная доза в течение полёта составила около 3,5 рад, что соответствовало предварительным расчётам. Анализ данных показал, что «радиационные условия на исследованной трассе Земля — Луна — Земля при спокойном состоянии солнечной активности не являются опасными для человека»[6][7]."
Проводились ли американскими специалистами подобные исследования - возможно. Мне какой либо информации по этому поводу не попадалось - но это не значит, что ее нет.
И их данные о полученных дозах:
Только Аполлон 14 получил дозу одного порядка с Зондом-5, у остальных отличие примерно в 10 раз - то есть на порядок.
Время миссии было, в основном, дольше чем у Зонда-5, потому к их данным стоит относится с осторожным скепсисом.
Но принципиальную невозможность полетов на Луну радиация не несет.
Добавлю.
Активность солнца:
Активность солнца - количество пятен на нем - так называемое число Вольфа. Но не каждое пятно направляет потоки заряженных частиц в сторону Земли.
«Зонд-5» (7К-Л1 № 11) — советский беспилотный космический корабль программы «Зонд», восьмой из запущенных прототипов лунного корабля «Союз 7К-Л1» по программе облёта Луны экипажем из двух человек. Запущен 15 сентября 1968 года. Выполнил первый в мире облёт Луны с возвращением на Землю[1]. Кроме того, на борту «Зонда-5» впервые живые существа достигли лунной орбиты, а также вернулись на Землю.
Зонд "привез" данные 1968года. 3,5 рад. Можно самостоятельно посмотреть на графиках, какова в это время была активность солнца.
Добавлю 1.
Читая комментарии, сильно удивляюсь почти полному не знанию физики комментирующими. В своих статьях я стараюсь не лезть в глубокие дебри, а все объяснять, по возможности, просто. Но, к сожалению, не до всех это доходит. Хотя вроде бы пишу то, что способен понять и третьеклассник (только, пожалуй, советский, а не сегодняшний).
Еще более поражает апломб, с которым комментирующие обвиняют автора в незнании вопросов. Причем, когда я в комментариях поясняю, что и почему, в ответ слышу такой бред, что "уши вянут".
В обсуждении этой статьи последней каплей стал некий "Баликпапан". Вроде как правильными словами, но такую тупость несет...
Взаимодействие движущейся заряженной частицы и магнитного поля.
Вначале статьи я коротко описал это взаимодействие. Теперь немного разверну, а так же упрощу для особо тупых (Баликпапан).
Магнитное поле, в общем случае, не относится к потенциальным - начиная с того, что его силовые линии замкнутые. Но в некоторых частных случаях может рассматриваться потенциальное.
Частный пример: постоянный магнит в постоянном магнитном поле (большой протяженности) на каком то ограниченном участке пространства. В этом случае постоянный магнит будет играть роль пробной частицы, а небольшой участок магнитного поля будет для этой частицы потенциальным. И поле будет оказывать на пробную частицу постоянное силовое воздействие, независимо от того, движется эта пробная частица, или нет. Силовое воздействие будет меняться только от взаимного пространственного положения поля и пробной частицы.
Теперь взаимодействия электрического заряда (заряженной частицы) и постоянного магнитного поля. Если нет взаимного движения/изменения. то никакого взаимодействия не наблюдается.
Например: постоянный магнит, а рядом с ним проводник. В проводнике есть электрические заряды (могут быть как электроны, так и ионы). Взаимодействия нет. И только если мы что то меняем - например, прикладываем к проводнику напряжение - заряженные частицы приходят в движение, появляется сила между проводником и магнитным полем.
Взаимодействие потенциального поля и пробной частицы.
Простой пример - гравитационное поле Земли потенциально. Помещаем туда пробную частицу. Скорость ноль. Отпускаем. Под действием потенциального поля частица начинает двигаться, изменяя свою скорость.
Придаем пробной частице скорость (например, параллельно поверхности Земли) и отпускаем. Частица продолжает двигаться, сохраняя горизонтальную составляющую скорости, но постепенно набирая вертикальную составляющую скорости. Величина и направление результирующей скорости меняется.
Взаимодействие не потенциального поля и пробной частицы.
В отличии от потенциального поля, в этом случае сила появляется только при движении частицы. В случае электрического заряда в магнитном поле эта сила перпендикуляра вектору скорости. Под действием этой силы частица меняет направление вектора скорости. Но одновременно с изменением вектора скорости меняется и направление силы - так, что сила остается всегда перпендикулярна вектору скорости. Скорость при этом постоянно меняется по направлению, оставаясь неизменной по величине.
Механический пример:
Точка опоры и тело (пробная частица) соединены жесткой не растягивающейся нитью с нулевой массой. Ничего не движется, взаимодействия нет.
Если мы придадим скорость пробной частице:
то нить станет оказывать силовое воздействие, перпендикулярное вектору скорости. Вектор скорости меняет направление, но величина скорости не меняется. Если нет никакого трения тело будет вращаться бесконечно.
Приведу бытовой пример.
Если есть точка опоры (шест) и движущееся мимо этой точки опоры тело (танцовщица) с некоторой скоростью
и это тело соединится с точкой опоры не эластичной связью (рукой возьмется за шест), то тело, практически не уменьшая скорость (но все таки уменьшая - трение) будет двигаться по кругу. Если, пройдя половину круга (180 градусов) тело уберет связь с точкой опору (рука отпустит шест) то тело с неизменной по величине (почти) скоростью будет двигаться в противоположенном направлении.
И вообще, для понимания многих вопросов физики надо чаще смотреть танцы у шеста )))
