Наши космические пути

Известно, что около 70 процентов приходящего в верхние слои атмосферы первичного потока космических лучей составляют протоны — ядра самого легкого элемента — водорода. Кроме протонов, в первичном потоке космических лучей имеются ядра и других элементов. Ядра гелия (альфа-частицы) присутствуют в количестве меньшем 20 процентов, а ядра более тяжелых элементов составляют все вместе примерно 1 процент. Хотя число таких частиц невелико, но энергия, которую они приносят, составляет около 16 процентов энергии всего потока космических лучей.

Важно знать более подробно состав первичного потока. Сведения о составе космических лучей, в частности, имеют существенное значение для ответа на вопрос, где и как создаются частицы со столь большими энергиями.

Довольно много сведений о составе первичных космических лучей было получено в результате подъема приборов в стратосферу на шарах-зондах. Однако целый ряд данных о первичном составе невозможно получить, проводя измерения в стратосфере, так как даже небольшой слой вещества, который всегда имеется над прибором, изменяет состав космических лучей. До сих пор неизвестно, есть ли в космических лучах заметное число ядер более тяжелых элементов, чем ядра железа.

Постановка на искусственном спутнике прибора для регистрации ядер тяжелых элементов дает возможность ответить на этот важный для науки вопрос. Основным элементом этого прибора является так называемый черенковский счетчик частиц. Действие счетчика основано на использовании излучения Черенкова, возникающего в том случае, если заряженная частица движется в веществе со скоростью, превышающей скорость распространения света в этой среде.

Важным свойством черенковского излучения является то, что интенсивность световой вспышки, возникающей в веществе при прохождении через него частицы, пропорциональна квадрату заряда частицы. При этом частицы, движущиеся со скоростью, меньшей скорости света в веществе, не издучают свет. Это свойство черенковского излучения позволяет использовать его для регистрации заряженных частиц, определения их заряда и выделения из всего потока частиц лишь тех из них, которые обладают достаточно большой скоростью.

Черенковский счетчик состоит из плексигласового цилиндра-детектора, к торцу которого присоединен фотоэлектронный умножитель. При пролете через детектор частица космических лучей, скорость которой близка к 300 тыс. километров в секунду, создает в нем черенковское свечение. Скорость распространения света в плексигласе равна примерно 200 тыс. километров в секунду, и поэтому имеются условия для возникновения черенковского излучения.

Свет, возникший в детекторе, воспринимается фотоумножителем, который преобразует его в электрический сигнал и усиливает его до такой величины, которая необходима для срабатывания прибора. Прибор сортирует все сигналы на две группы, соответствующие пролету через детектор частиц с зарядом больше 30 и частиц с зарядом больше 17. При каждом пролете частицы через черенковский счетчик дается сигнал о том, ядро какой группы попало в прибор.

Исследование корпускулярного излучения Солнца

Солнечное электромагнитное излучение охватывает инфракрасную, видимую, ультрафиолетовую и рентгеновскую области спектра. Иногда из Солнца в межпланетное пространство извергается ионизированный газ, состоящий из электронов и ионов. По мере удаления от Солнца часть ионов нейтрализуется, то есть превращается в обычные атомы. Извергающиеся из Солнца частицы принято называть корпускулярным излучением Солнца. Вместе с корпускулярными потоками распространяются связанные с ними магнитные поля. По различным оценкам корпускулы имеют вблизи Земли скорость порядка нескольких тысяч километров в секунду.

Во время прохождения корпускулярных потоков вблизи Земли возникают магнитные возмущения, наиболее интенсивные из которых называются магнитными бурями. Одновременно возникают полярные сияния. При проникновении корпускул в атмосферу увеличивается ее ионизация как в верхних, так и нижних слоях. Увеличение ионизации в нижних более плотных областях приводит к нарушениям радиосвязи, поскольку возникает интенсивное поглощение радиоволн. Корпускулярные вторжения сопровождаются нарушением термического режима верхней атмосферы.

Большинство солнечных корпускул является заряженными частицами. Такие корпускулы чаще всего проникают в атмосферу вблизи геомагнитных полюсов

Земли в полярных областях. Благодаря искривлению траекторий движения в магнитных полях заряженные корпускулы проникают и на ночную сторону Земли, вблизи полярных зон. Корпускулярные вторжения имеют место и в средних широтах, но здесь они менее интенсивны. Нейтральные корпускулы могут беспрепятственно проникать в любые места земного шара.

Сведения о корпускулярном излучении Солнца слишком бедны, а его природа и свойства мало изучены. До самого недавнего времени основная информация о корпускулярном излучении Солнца черпалась из наблюдений полярных сияний.