Геомагнитные пульсации

Радиационные пояса Земли

Исследования показали, что в окрестностях Земли имеются частицы довольно высоких энергий. Они сконцентрированы в основном в двух зонах, образующих так называемый радиационный пояс Земли. Он представляет серьезную опасность для человека во время полета в космос. Внутренняя зона начинается на высоте 500 - 600 км и простирается до расстояний порядка радиуса Земли (около 6 тыс. км). Границы зон совпадают с соответствующими силовыми линиями магнитного поля Земли. Внутреннюю зону в основном составляют протоны с высокой энергией, а внешнюю - высокоэнергетические электроны. Частицы движутся по спиралям вокруг силовых линий. Приближаясь к Земле, где магнитное поле сильнее, они отражаются им, как зеркалом, и движутся в сторону другого полушария. Кроме того, из-за неоднородности магнитного поля Земли они совершают медленный по широте дрейф (движение поперек силовых линий). При таком дрейфе положительно заряженные частицы отклоняются к западу, а отрицательно заряженные - к востоку. Так образуется кольцевой ток. Следует заметить, что в результате ядерных взрывов на больших высотах были созданы искусственные радиационные пояса, которые исказили естественные зоны, так что теперь трудно изучать свойства радиационных поясов в чистом виде. Радиационные зоны имеют сравнительно симметричный вид только примерно до расстояний 6- 7 радиусов Земли. Далее распределение частиц и, следовательно, магнитное поле становится не симметричным. Оно вытягивается от Солнца. Вся картина похожа на конусообразную волну, порождаемую в воздухе летящим снарядом. Земля с ее магнитным полем как бы движется относительно потока солнечного ветра со скоростью 300 - 500 км/сек. Во время магнитной бури эта скорость увеличивается.

Ионизированный газ непрерывно "дует" со стороны Солнца, то слабее, то сильнее, подобно ветру на берегу моря. Достигнув внешней границы магнитного поля Земли, т.е. границы магнитосферы, он взаимодействует с ней и образует электромагнитные волны. Чувствительные волны в обсерваториях обнаруживают едва заметные колебания, называемые пульсациями, или короткопериодными колебаниями магнитного поля.

Пульсации были замечены около 100 лет назад в английской обсерватории Кью (близ Лондона), но только в последние 10 - 15 лет стали объектом самостоятельного исследований. Спектр частот геомагнитных пульсаций заключен в пределах от нескольких миллигерц до одного килогерца, т.е. период их составляет от тысячной доли секунды до нескольких минут. Особенно интересны пульсации, образно названные советским геофизиком В.А. Троицкой жемчужинами. Чаще всего жемчужины появляются в течение первой недели после магнитной бури. Амплитуда пульсаций составляет максимум несколько гамм, но чаще всего около одной гаммы.

Некоторые типы пульсаций отмечаются одновременно на всем земном шаре, как будто силовые линии геомагнитного поля колеблются подобно струнам гитары. Иногда пульсации имеют региональный характер. По мнению Троицкой "в настоящее время полной теории геомагнитных пульсаций не существует. Установлены лишь общие принципы физической интерпретации и дано объяснение отдельным свойствам пульсаций".