Откуда взялся и почему исчез третий радиационный пояс Земли?

Зонды Ван Аллена

Существование радиационных поясов обусловлено тем, что внутри земной магнитосферы (которая в первом приближении может рассматриваться как дипольное магнитное поле) есть области, границы которых не могут пересечь заряженные частицы с энергиями меньше критической. Величину энергии частиц характеризует параметр L — расстояние, выраженное в радиусах Земли, на которое отходит магнитная оболочка от центра диполя. На оболочках с меньшими значениями L находятся частицы, обладающие большими энергиями, поскольку для их удержания необходимо более сильное магнитное поле.

С момента открытия радиационных поясов Земли в 1958 году считалось, что они представляют собой две области тороидальной формы, охватывающие нашу планету на расстояниях около 4 тыс. км (внутренний радиационный пояс, состоящий преимущественно из протонов с энергией в десятки МэВ) и 17 тыс. км (внешний радиационный пояс, состоящий преимущественно из электронов с энергией в десятки кэВ).

Но в сентябре 2012 года ученые сделали удивительное открытие, обнаружив третий радиационный пояс между двумя известными. Впрочем, просуществовал он совсем недолго — около четырех недель.

Новое исследование, результаты которого приняты к публикации в Geophysical Research Letters, позволило объяснить этот феномен.

Узкий радиационный пояс, обнаруженный зондами Ван Аллена, образовался во время главной фазы геомагнитной бури, бушевавшей в начале сентября 2012 года. Количественный анализ поведения релятивистских электронов позволил выявить механизм его появления из истончившегося внешнего радиационного пояса. Электроны с «промежуточным» уровнем энергии выше 2 МэВ «осели» на новой магнитной оболочке, при этом внешний радиационный пояс был практически разрушен. Ученые связывают относительно долгосрочную стабильность третьего радиационного пояса со сдвигом плазмопаузы (внешней границы плазмосферы), связанным со вспышкой на Солнце. Внешний радиационный пояс быстро восстановился, а промежуточный распадался довольно медленно, пока не был уничтожен во время очередной магнитной бури 1 октября.

По сообщению UCLA Newsroom