нова теория за формирането на радиационните пояси около сатурт невидимит
Мисия: Cassini–Huygens

---

Нова теория за формирането на радиационните пояси около Сатурт.

Невидимите радиационни пояси около Сатурн изглежда, че не са равномерни навсякъде в системата, което е уникално. Космическите кораби Pioneer и Voyager са открили пропуски в тях, които съвпадат с орбитите на някои от луните на планетата, което предполага, че луните разчистват частиците. Ако това е правилното обяснение за поведението на радиационния колан, тогава възниква друга мистерия - радиационните пояси около Сатурн трябва да са изчезнали отдавна.

Невидимите пояси около Сатурн са специални. Радиационните колани са само между зоните, ограничени от орбиталните разстояния между луните. Радиацията изчезва, където са орбитите, защото частиците се сблъскват с луните. Радиационните колани трябва да са изчезнали отдавна, защото частиците бавно спираловидно се придвижват по посока на планетата. Но коланите са все още там!

Сега последните данни от детектора на заредени частици на Касини, дава обяснение - радиационните колани редовно се попълват от сблъсъците на галактическите космически лъчи, идващи извън Слънчевата система с атомите от атмосферата на Сатурн и неговите пръстени. Този феномен, известен като "cosmic ray albedo neutron decay", за по кратко "неутронна ерозия", прави Сатурн уникален в Слънчевата система и дава на учените по-добро разбиране за поведението на радиационния колан.
Тази графика показва структурата на радиационните пояси около Сатурн. За нейната направа са използвани данни от детекторите на Касини. Интензитетът на радиационните колани е кодиран цветно - с червено и синьо, съответстващи на висок и нисък интензитет. Радиационните пояси се простират между основните пръстени и орбитата на Тетида. Големите вътрешни луни - Мимас, Енцелад, Тетида, улавят всички високо енергийни йони, хванати в капана на магнитните зони. Мимас е особено ефективен метач на частици, което се забелязва от синята дъга в напречно сечение. Интензитета на протоните е с енергия между 12 и 59 милиона електрон волта. НАСА / JPL-Caltech / MPS / JHUAPL



Магнитосферата на Сатурн, подобно на магнитосферите на другите планети, съдържа радиационни колани. Тези пояси се състоят от йони (атоми, които са загубили един или повече електрони, предимно от сблъсъци или от ултравиолетовите или рентгеновите лъчи идващи от слънцето) и електрони циркулиращи по линиите на магнитното поле, свързващи Северния и Южен магнитен полюс. (Йоните са най-вече ядра на водорода - единични протони). След посещението на Pioneer 11 и двойката Вояджери, учените наблюдават, че пръстените около Сатурн и вътрешните луни поглъщат тези йони и електрони, като образуват празнини в радиационните колани. Как тогава поясите се поддържат с течение на времето, след наблюдавания бавен дрейф на частиците през орбитите на спътниците?

Учените са открили, че космическите лъчи идващи от нашата галактика и ядрените сблъсъци на тези космически лъчи в Сатурн обясняват процеса. Въпреки че тези видове сблъсъци се появяват и на Земята (евентуално на Юпитер, Уран и Нептун), радиационните пояси около тези планети могат да получават енергийни частици чрез различни други механизми. При Сатурн, сблъсъците на космически лъчи произвеждат високо енергийни частици, което прави радиационния пояс уникален - той представлява филтриран резервоар от космически продукти на нашата галактика.

Тези космически лъчи първо трябва да имат достатъчно енергия за да преминат магнитосферата на Сатурн (която е пречка за тях). Сблъсъка на енергитична частица от космическите лъчи с ядро от атмосферата на планетата може да освободи неутрон с висока енергия, който е един от компонентите на ядрото. Най-важната физика в този процес е, че неутроните не се влияят от магнитните полета (така че те могат да пътуват във всяка посока) и че неутроните имат ограничен живот - те се разпадат до по-ниско енергиен протон, електрон и анти-неутрино. Протона и електрона могат да станат съставки на радиационния колан около Сатурн, попълвайки загубите от радиационни частици.

Това е хубава картина, но дали е вярна? Други изследвания предполагат, че познатия процес - коронарна ерупция от слънцето може да попълва радиационните колани. Учените обаче казват, че са наблюдавали три интензивни слънчеви събития, които са се сблъскали със магнитосферата на Сатурн и действително са генерирали временно нов радиационен пояс извън орбитата на Тетида. Тази луна орбитира във външния край на постоянния радиационен пояс около Сатурн. Въпреки това, никакви промени не са били открити във вътрешните радиационни пояси през този период. Очевидно Слънцето образува радиационни пояси извън орбитата на Тетида.

Учените от мисията "Касини" се възползват от дългия престой на апарата в системата на Сатурн и случайното съвпадение на удължения минимум на слънчевите петна, който чак сега приключва, за да проучат връзката между поведението на интензитета на радиационния колан с течение на времето. На пръв поглед, сблъсъците на космически лъчи и липсата на слънчеви петна, не изглеждат свързани. Но галактическите космически лъчи, които са двигателят на неутронната ерозия се модулират от поведението на слънцето. Космически лъчи трябва да имат достатъчно енергия, за да навлязат в хелиосферата. Енергията, необходима па преминаване в хелиосферата е по-ниска, когато слънцето е по-малко активно. Това се случва, когато има малко слънчеви петна, по-малко слънчеви изригвания и слабо магнитно поле. В резултат на това броят на галактическите космически лъчи, достигащи до магнитосферата на Сатурн е по-високо по време на минимума от слънчеви петна.

Този ефект се появява и на нашата планета през 1937 г., когато е наблюдаван за първи път от Скот Форбуш. Данните от Касини показват, че интензивността на радиационните пояси нараства от пристигането на апарата в системата на Сатурн - от юни 2004 до първия месец на 2010 г. Това напълно се вписва с теорията на образуването на радиационните колани, защото от началото на 2010год, слънцето започва да показва признаци на подновена активност. За да се докаже напълно теорията, Касини ще наблюдава поведението на радиационните пояси и при активно слънце. Очаква се в близките години интензитета на поясите да спада.

Източник: НАСА

---

• 2272
• 0
• Apr 2, 2012

---

Коментар