Наши космические пути

Попав в ловушку, частица сама практически никогда из нее не выберется. Лишь столкновение с атомами и возмущения магнитного поля могут здесь помочь. Однако если частицы не в состоянии сами уйти из ловушки, то, очевидно, они не могут туда и попасть. Необходимо, чтобы при их захвате существовали особые условия. Такие условия и могут создать космические лучи. Под действием последних происходит разрушение атомных ядер. Одним из продуктов этого распада являются нейтроны. Не обладая электрическим зарядом, они беспрепятственно проходят сквозь магнитное поле и, следовательно, через магнитную ловушку. Но нейтроны распадаются, и в результате их исчезновения возникают электрически заряженные частицы. Если нейтрон распался именно в тот момент, когда он проходил сквозь ловушку, то продукты его распада окажутся пойманными. Таким путем могут попасть в ловушку протоны с энергиями в сотни миллионов электроновольт и электроны с энергиями в сотни тысяч электроновольт.

Частицы меньших энергий должны проникать в ловушку иным путем. Возможно, что существуют двигающиеся от Солнца ловушки, которые приносят пойманные там частицы и «пересаживают» их потом в ловушку, имеющуюся у Земли. Не исключено, что частицы попадают в ловушку в результате проникновения в нее корпускулярных потоков, испускаемых Солнцем.

Данные, полученные при полетах спутников и космических ракет, показывают, что земная ловушка частиц имеет сложную структуру. Она состоит из двух поясов: внешнего, простирающегося на расстояние около 10 земных радиусов от центра нашей планеты, и внутреннего, существующего на высотах около тысячи километров от поверхности Земли. Между поясами есть пространство, не заполненное частицами.

Природа частиц (как и распределение их по энергиям) в обоих поясах резко различна. Во внутреннем поясе наблюдаются протоны. Энергия их столь велика, что лишь космические лучи могут быть ответственны за их появление. Во внешнем поясе таких частиц нет. Более того, там вообще отсутствуют частицы больших энергий. Во внешнем поясе имеются лишь электроны с относительно небольшой энергией. Поскольку этот пояс ближе к Солнцу, условия внедрения в него частиц солнечного происхождения более вероятны.

Число частиц в ловушке у Земли очень велико. Их так много, что они вызывают размагничивание магнитного поля планеты. Мы знаем, что без магнитного поля Земли не существовало бы ловушки. Но частицы, пойманные в земную ловушку, ее же разрушают. Если число таких частиц не очень велико, то она существует. Но слишком много протонов или электронов не может быть поймано. Ловушка их не сможет удержать и будет ими уничтожена.

Однако магнитное поле Земли достаточно сильно, чтобы удерживать сравнительно много частиц. Количество их оказывается безвредным для живых существ, которым предстоит путешествовать в космосе. По этой причине надо конструировать космический корабль с учетом возможной защиты от действий излучений или прокладывать трассу ракеты по относительно безопасным районам. А такие области действительно существуют. Известно, что магнитные силовые линии, выходящие из Земли вблизи полюсов, удаляются от планеты на очень большие расстояния. Навиваясь на эти силовые линии, частицы могут покинуть Землю. Поэтому у полюсов ловушки для частиц не существует. Следовательно, районы Земли на широтах свыше 70° наиболее благоприятны для старта космических кораблей.

Происходящие около нашей планеты явления похожи на те, которые физики осуществляют в лабораториях с целью создания управляемой термоядерной реакции. Однако масштабы различаются в миллионы раз. Возникает вопрос: не существуют ли ловушки частиц в других частях вселенной?

Ясно, что вокруг всякого небесного тела, обладающего достаточно сильным магнитным полем, будут создаваться те же условия, что и около Земли. Поэтому есть основания искать радиационные пояса вокруг других планет и по их наличию или отсутствию судить о существовании магнитного поля.

Где-то в глубинах Вселенной создаются условия для возникновения космических лучей. Иногда, правда, крайне редко, их источником становится Солнце, на котором в это время возникают взрывные процессы. Однако энергия частиц космических лучей солнечного происхождения в миллионы и сотни миллионов раз меньше максимальной энергии частиц в «обычном» космическом излучении. Следовательно, масштабы явлений, происходящих на Солнце, еще очень малы по сравнению с теми, которые имеют место в удаленных от нас частях космического пространства. Там космические лучи являются решающим фактором, определяющим свойства космического пространства.