1 февраля 1958 года в космическую эру вступили и США – на орбиту был выведен первый американский искусственный спутник Земли «Эксплорер-1».
Американский аппарат не мог похвастаться размерами, будучи существенно меньше своего советского коллеги. Зато он был оснащен счетчиком Гейгера. В перигее (358 км) прибор работал нормально и показал расчетный уровень излучения. А вот при приближении спутника к апогею (2550 км) счетчик Гейгера вообще прекратил выдавать показания. Подобное повторялось периодически.
Еще в самом конце 19 века нечто подобное (существование магнитных поясов) предсказывал Никола Тесла. Но мало ли что он предсказывал. За анализ полученных данных взялся Джеймс Ван Аллен, который и предложил снабдить первый американский спутник счетчиком Гейгера.
Ученый сначала предположил, что счетчик просто "зашкалило" из-за сверхвысокого уровня излучения. Он настоял на снабжении «Эксплорера-3» (поднявшегося в космос 26 марта 1958 года) несколько модифицированного счетчика Гейгера, с целью убедиться в верности собственного предположения.
1 мая 1958 года Ван Аллен озвучил заявление, что Землю окружает радиационный пояс, начинающийся на высоте примерно 800 км (эта высота различна в разных точках земного шара).
Дальнейшие исследования показали, что радиационный пояс имеет тороидальную структуру и простирается примерно до 4000 км над Землей. Однако ученый не знал, что открыл только внутренний радиационный пояс. Он сформирован в основном из протонов с энергией в десятки МэВ. Имеются и высокоэнергетические электроны.
На расстоянии от 2 до 3 радиусов Земли заряженных частиц относительно немного, это так называемая «безопасная зона». Дальше начинается внешний радиационный пояс, простирающийся до высоты примерно 24 000 км. Здесь основной составляющей являются электроны с энергией в десятки КэВ.
В конце лета 2012 года американцы отправили два зонда, целью которых было именно изучение радиационных поясов Ван Аллена. Аппараты проработали около года каждый. 19 июля и 18 октября 2013 года они прекратили свою работу, которую следует признать успешной.
Зонды не только собрали массу сведений об уже известных поясах, но самое главное, был открыт третий, самый дальний, радиационный пояс Земли.
Как появились пояса Ван Аллена
Механизм появления радиационных поясов можно попробовать объяснить следующим образом – Солнце излучает в направлении Земли поток заряженных частиц (так называемый "солнечный ветер"). Земля обладает магнитосферой, ее магнитное поле захватывает и удерживает эти заряженные частицы на орбите.
Однако измерения показывают, что средний уровень радиации в поясах Ван Аллена остается примерно на одном уровне. А приток солнечного ветра относительно постоянен. Значит, избыток заряженных частиц должен куда-то деваться. Он и покидает радиационные пояса.
Считается, что единственным видимым невооруженным взглядом эффектом вспышки на Солнце являются полярные сияния. Это и есть выход заряженных частиц из поясов Ван Аллена.
Магнитные бури это еще один из сопутствующих эффектов. Есть и другие эффекты, сопровождающие "бегство" заряженных частиц из земных радиационных поясов.
Возникает вопрос: «А как американцы слетали на Луну и остались живы?»
А с чего им, собственно, умирать? Нет смысла указывать точный уровень радиации в поясах Ван Аллена в разных точках он все равно будет различен. Но вот по расчетам американских специалистов (а среди американских ученых тоже, оказывается, есть люди умеющие считать!) на пролет радиационных поясов «Аполлону» на скорости примерно 25 000 км/ч нужно 52,8 минуты. А за это время не защищенные(!) космическим кораблем люди получат не больше 11,4 Бэр. Таким образом, ничего опасного пролет поясов Ван Аллена не представляет.
На самом деле, максимальная доза полученная американским астронавтом за время составила 1,14 Бэр. В то же время согласно американскому законодательству (да и отечественному тоже), лица работающие с радиацией (например светилы-дефектоскописты) могут набирать до 5 Бэр в год. И это не скажется на их здоровье.
Конечно, если бы американцы провели в поясах Ван Аллена месяц (ну хотя бы две недели), по возвращении их родным, вероятно, пришлось бы заказывать "Реквием" Моцарта. Но они не провели.
«Наука для всех» в Telegram: https://t.me/sci_popular