Провоцировать сброс частиц из радиационных поясов можно искусственно

Хотя о контроле над земным климатом люди пока могут лишь мечтать, они, оказывается, вполне в состоянии контролировать погоду космическую – по крайней мере, в околоземном пространстве. При включении мощного длинноволнового радиопередатчика на западе Австралии сброс электронов с энергией 200 кэВ из внутреннего радиационного пояса Земли возрастает в 300 раз.

Используя данные с французского исследовательского спутника DEMETER, Жан-Анре Сово из Центра изучения космического излучения в Тулузе и его коллеги сравнили данные о стоке электронов различных энергий из радиационных поясов Земли в атмосферу нашей планеты с данными о включении передатчиков Центра военно-морской связи имени Гарольда Холта, общая мощность излучения которых составляет 1 МВт. Как оказалось, в те моменты, когда передатчики работали, поток электронов некоторых энергий возрастал в 300 раз. Работа учёных опубликована Geophysical Research Letters.

Радиационные пояса – это участки земной магнитосферы, попав в которые, электроны и другие заряженные частицы могут там находиться очень длительное время. В магнитном поле электроны движутся по спиралевидным траекториям, «наматываясь» на магнитные силовые линии. К полюсам Земли магнитное поле усиливается, магнитные линии – сближаются, и благодаря сохранению так называемых адиабатических инвариантов движения электрона, компонента его скорости вдоль магнитной силовой линии уменьшается до нуля и в какой-то момент движение меняет направление. После этого электрон начинает дрейф в противоположную сторону, пока не достигнет другого полюса, где ситуация повторяется. В результате заряженные частицы оказываются запертыми в магнитных силовых ловушках. Радиационные пояса как раз и относятся к их числу.

Воздействие сильных электромагнитных волн низкой частоты – так называемых радиосвистов, или, как их часто называют и по-русски, вистлеров, нарушает адиабатическую инвариантность движения электрона, позволяя ему покинуть ловушку. Хотя ранее было предсказано, что мощные длинноволновые передатчики, используемые военными для связи с кораблями и подводными лодками далеко в океане, могут оказывать влияние на физическое состояние земных радиационных поясов, надежно подтверждающих это предположение данных до сих пор не было. Благодаря работе французов и новозеландцев теперь они появились.

Используя спутниковые данные, учёные смогли проследить не только за тем, как электроны начинают усиленно покидать радиационные пояса непосредственно над передатчиком, но и как зона затронутых радиоволнами электронов распространяется вместе с перемещением частиц вдоль силовых линий. При этом радиоволны разных частот по-разному влияют на электроны разных энергий. Самый сильный эффект наблюдался для электронов с энергией 200 кило-электрон-Вольт.

У работы Сово и его коллег в будущем может возникнуть и практическое применение – радиоволны можно использовать для искусственной «очистки» радиационных поясов от частиц, вброшенных туда при вспышках на Солнце или во время ядерных взрывов. Кстати, внутренние радиационные пояса Земли до сих пор сильно «засорены» частицами, образовавшимися во время ядерных испытаний в атмосфере конца 1950-х – начала 1960-х годов. Благодаря такой очистке спутниковая связь, которой мешают заряженные частицы, может стать надёжней, а жители Земли смогут увидеть больше полярных сияний: их вызывают именно заряженные частицы, вторгающиеся в атмосферу планеты.