Космическая радиация, она же солнечный ветер - это совсем не рентген. Это поток лёгких ядер. Похоже на альфа-лучи, но энергией повыше. Обычное альфа-излучение останавливается листом бумаги. Если же из глубин космоса прилетит частица высокой энергии, то её даже лист свинца не остановит - будет каскад вторичных осколков. К счастью такие частицы единичны. Как повезёт. Свинцовые плиты, по понятным причинам (да, вес!) в космос никто тащить даже не пытается.
К тому же, основную часть дозы астронавты получают не при выходе на поверхность Луны, а при прохождении радиационных поясов - областей вокруг земли, где частицы солнечного ветра концентрируются магнитным полем нашей планеты. Тут лёгкая обшивка корабля не сильно защищает. Главное побыстрее пройти опасный участок полёта.
Российская наука и промышленность продемонстрировали выдающиеся успехи, отметив 80-летие атомной отрасли и одновременно осуществив запуск уникального биоспутника «Бион-М» №2. Эти два события, совпавшие в один день, подчеркивают статус страны как ведущей технологической державы, развивающей проекты от земной энергетики до исследований дальнего космоса.
20 августа российская атомная промышленность встретила свой 80-летний юбилей. История отрасли началась в 1945 году с создания специального комитета по использованию атомной энергии, заложившего основу как для оборонного щита, так и для мирного атома. Сегодня госкорпорация «Росатом» объединяет около 450 предприятий и является мировым лидером в строительстве АЭС, реализуя проекты по всему миру. Кроме того, атомные технологии обеспечивают навигацию по Северному морскому пути благодаря уникальному ледокольному флоту и находят применение в медицине и создании новых материалов.
На фоне юбилея с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Союз-2.1б», которая вывела на орбиту научный аппарат «Бион-М» №2. Его миссия — одна из ключевых для подготовки будущих межпланетных полетов человека. На борту спутника находятся 75 мышей, мухи-дрозофилы, растения и микроорганизмы. В течение 30 дней они будут подвергаться воздействию условий, имитирующих полет в дальний космос.
Аппарат выведен на орбиту высотой около 800 км — почти вдвое выше МКС, где уровень радиации значительно превосходит околоземные показатели. Ученые подсчитали, что месячный полет на такой высоте по дозе облучения эквивалентен трем годам на борту международной станции. Полученные данные помогут разработать системы защиты для будущих покорителей Луны и Марса и оценить риски для здоровья астронавтов.
Магнитное поле Земли создает вокруг планеты особые области, заполненные заряженными частицами. Эти области, известные как радиационные пояса или пояса Ван Аллена, являются частью общей системы магнитной защиты нашей планеты.
История их открытия началась в 1958 году. Джеймс Ван Аллен, американский физик из Университета Айовы, установил на первом американском спутнике "Эксплорер-1" счетчик Гейгера. Ученый хотел измерить космические лучи вокруг Земли. Но когда спутник достиг высоты около 1 000 километров, прибор перестал работать.
Поначалу думали, что прибор был неисправен или произошел технический сбой. Однако Ван Аллен предположил иное: счетчик перестал работать из-за перенасыщения — уровень радиации оказался слишком высоким. Последующие запуски "Эксплорер-3" и "Эксплорер-4" подтвердили его догадку – вокруг Земли существуют особые области, где магнитное поле планеты способно захватывать и удерживать заряженные частицы из космического пространства. Так наука узнала о существовании радиационных поясов, которые были справедливо названы в честь их первооткрывателя.
Что представляют собой пояса?
Это две кольцевые области, расположенные одна внутри другой вокруг нашей планеты:
Внутренний пояс располагается на высоте 1 000 — 6 000 километров;
Внешний пояс находится на высоте 13 000— 60 000 километров.
В этих областях магнитное поле Земли захватывает и удерживает заряженные частицы: протоны и электроны, приходящие в основном от Солнца и от других источников космического излучения.
Радиация в поясах действительно представляет опасность, но:
Космические корабли проектируются с учетом прохождения через пояса;
Траектории полетов рассчитываются так, чтобы минимизировать время пребывания в опасных зонах;
Современная защита космических аппаратов способна значительно снизить воздействие радиации.
В ходе лунной программы NASA "Аполлон" пояса преодолевались за 30-60 минут по специально рассчитанной траектории. При этом астронавты получали допустимую дозу радиации, которая была значительно ниже опасного для здоровья уровня.
Пояса Ван Аллена динамичны: их форма и интенсивность меняются под влиянием солнечной активности. В 2012 году NASA запустило специальные зонды Van Allen Probes для детального изучения поясов. Было установлено, что во время сильных солнечных бурь иногда может формироваться временный третий пояс.
Пояса Ван Аллена - важная часть магнитной защиты Земли. Здесь магнитное поле планеты захватывает и удерживает заряженные частицы из космоса. Современные исследования этих областей помогают лучше понимать взаимодействие Земли с космической средой и прогнозировать космическую погоду.
Несмотря на высокий уровень радиации, пояса Ван Аллена не являются непреодолимой преградой для космических полетов. Современные технологии защиты космических аппаратов и правильно рассчитанные траектории позволяют безопасно пересекать эти области.
Долгое время существование у нашей планеты магнитного поля казалось чем-то совершенно естественным: у Земли есть магнитное поле, значит, и у других планет оно есть! Но во второй половине XX века учёные начали понимать: всё не так просто...
Уже первые полёты спутников показали, что уровень радиации в космосе просто «зашкаливает». Обычное оконное стекло, отправленное в космос, через пару-тройку месяцев становится жёлтым, потом коричневым и растрескивается:
Вот что делает радиация с обычным стеклом. Слева внизу радиационно стойкое стекло - для сравнения
От нашего Солнца постоянно истекает «солнечный ветер» – мощнейший поток заряжённых частиц (электронов, протонов и ядер гелия), летящих с бешеной скоростью – почти 1000 километров в секунду. Если бы этот поток радиации долетал до поверхности Земли, жизнь на ней никогда бы не зародилась...
Магнитное поле Земли - щит от солнечной радиации
Солнечный ветер несёт в себе и другую опасность. Если его энергичные частицы свободно сталкиваются с молекулами газов земной атмосферы, они (как бильярдные шары или пули в тире) раскалывают их и безжалостно «выбрасывают» в космическое пространство. Мощный поток солнечной радиации за несколько десятков тысяч лет может «сдуть» с Земли всю её атмосферу!
Однако на пути солнечного ветра встаёт надёжный щит – магнитное поле нашей планеты. Заряженные частицы оказываются в ловушке силовых линий поля и пролетают мимо. Только небольшая часть ионов всё-таки долетает до нашей атмосферы в районах Северного и Южного полюсов – и тогда мы видим такое явление природы, как северное сияние.
Северное сияние
Ещё больше учёные удивились, когда наши космические аппараты достигли Луны и других планет земной группы – Меркурия, Венеры и Марса. Оказалось, что магнитного поля там или нет вообще, или оно невероятно слабенькое, в сотни раз слабее земного! Получается, наша планета –исключение?
Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс
Нет, у далёких газовых гигантов – Юпитера или Сатурна – магнитное поле обнаружено, да ещё какое мощное! Но почему его нет у ближайших «родственников» Земли?
Если мы мысленно «разрежем» Землю напополам, то глубоко внутри обнаружим твёрдое раскалённое (между прочим, горячее поверхности Солнца!) железное ядро. Между твёрдым ядром и мантией находится внешнее ядро, в котором железо находится в жидком состоянии. Оно постоянно «кипит», буквально как вода в чайнике – более горячие частицы поднимаются вверх, остывшие опускаются вниз (физики называют это явление конвекцией). А ещё наша планета быстро вращается, делает 1 оборот вокруг своей оси за 24 часа! Так получается самое настоящее планетарное динамо, в котором создаются колоссальной силы электрические токи. Именно они-то и создают магнитное поле.
Внутреннее строение Земли
Попробуем «по шагам» реконструировать события, происходившие более 4 миллиардов лет назад. (Само собой, это предположения – но предположения научные, обоснованные. Сможете предложить другие, более убедительные – всегда пожалуйста!)
Итак, 4 миллиарда лет назад вблизи нашей звезды сформировались 4 очень похожие друг на друга планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Все они имели жидкое горячее ядро из железа и никеля, все они имели внешнюю твёрдую оболочку из силикатов, у всех у них была первичная атмосфера из углекислоты, метана и водяного пара и у всех у них было мощное магнитное поле. Но вот дальше, как это часто водится у братишек-сестрёнок из одной семьи, «дорожки сильно разошлись».
Больше всего не повезло Меркурию. Помните сказку про Винни-Пуха, в которой Пятачок вечно жаловался, что он – «очень маленькое существо»? Оказывается, быть маленькой планетой – тоже совсем невесело. Горячее ядро Меркурия быстро остыло, конвекционные потоки ослабли, магнитное поле практически исчезло, а колоссальной силы солнечный ветер попросту «раздел» планету, «сдув» с неё незащищённую ничем зачаточную атмосферу. Итог: Меркурий – это голый безжизненный кусок скалы с кратерами.
Судьба Марса оказалась похожей на судьбу Меркурия, хотя Марс «продержался» дольше. Всего 3 с половиной миллиарда лет назад у него были атмосфера, горячее железное ядро, магнитное поле и даже океаны из жидкой воды на поверхности. Но снова сказался небольшой размер планеты – когда ядро остыло, магнитное поле исчезло и атмосфера оказалась беззащитной. Тяжёлый углекислый газ планета ещё смогла удержать, а вот воду и метан – нет. Они были «выброшены» солнечным ветром в космическое пространство. Итог: Марс – это замёрзшая сухая пустыня с тоненькой углекислотной атмосферой и бешеным (по земным меркам) уровнем радиации на поверхности.
Что произошло с Венерой? Скорее всего в те далёкие времена эта планета претерпела колоссальную катастрофу – столкнулась с другой планетой (размером с Марс или Меркурий). При этом получилось так, что скорость вращения планеты замедлилась – один «день» на Венере длится целых 8 наших месяцев, она вращается в 243 раза медленнее, чем Земля. Мощность планетарного динамо при этом ослабла, и магнитное поле планеты не смогло защитить лёгкие газы. Часть воды превратилась в серную кислоту, другая была выброшена солнечным ветром в космос. В итоге Венера осталась без воды и метана – но, в отличие от Марса, благодаря своим размерам смогла удержать плотную атмосферу из углекислого газа. Итог: Венера – это раскалённый ад под толстыми облаками из серной кислоты.
С нашей Землёй тоже случилась похожая катастрофа, и приблизительно в то же самое время – Земля столкнулась с другой планетой (учёные даже придумали ей имя – Тейя).
Столкновение молодой Земли и Тейи (рисунок художника)
Однако удар пришелся как бы «вскользь», по касательной, и вращение Земли, напротив, ускорилось. Из обломков, оставшихся от столкновения, сформировалась Луна, которая своей гравитацией постоянно воздействовала – и до сих пор воздействует! – на жидкое земное ядро, как бы «взбалтывая» его. В результате наша планета получила очень мощное магнитное поле, надёжно защищающее поверхность и атмосферу от солнечного ветра.
В майском номере журнала мы расскажем:
Что такое красота? Как работает наша память – куда девается то, что мы забываем? Что такое звёздная пыль и лестница в небо? Для чего живым существам латинские названия? Поговорим об эволюции, о приспособлении, естественном и отрицательном отборе – и поучимся слушать умную музыку. "Слишком умную"!
Журнал "Лучик" – это НЕОБЫЧНЫЙ детский журнал. Судите сами: вот тутлюди выложили несколько старых номеров "Лучика". (Нас, что характерно, не спросили. И правильно сделали!)
А вы знали, что 5 сентября 1962 года советский космический аппарат "Спутник-4" упал в США?
Этот космический аппарат был запущен 15 мая 1960 года. "Спутник-4" нёс на себе научные приборы, телевизионную систему и герметичную кабину с "Иваном Ивановичем", куклой взрослого человека. Эта кукла имитировала не только внешний вид, рост (164 см) и массу (72 кг) будущего космонавта, но и анатомическое строение — в кукле имелись "почки", "печень", "сердце" и "лёгкие".
Повторный вход в атмосферу состоялся 5 сентября 1962 года. Обломок весом 9 кг был найден посреди главной улицы в городке Манитэвак (Manitowoc), штат Висконсин, США (координаты: Google.Maps).
Настоящий фрагмент спутника был возвращен в СССР, а также были изготовлены две копии. Одна из этих копий выставлена в соседнем Художественном музее Рар-Вест.
15 ноября 1963 года в проезжую часть 8-й улицы Манитовока было вмонтировано латунное кольцо, обозначавшее место падения обломка «Спутника-4».
Рядом на тротуаре гранитная табличка кратко поясняет, что здесь произошло в сентябре 1962 года.
С 2007 года 5 сентября в Манитовоке проходит небольшой фестиваль Sputnikfest, посвящённый этому знаменательному для местных жителей событию.
Спустя 16 лет после этого инцидента, 24 января 1978 года, советский спутник морской космической системы разведки и целеуказания «Космос-954» упал на территорию Канады.
На борту космического аппарата находилась ядерная энергетическая установка, которая вызвала радиоактивное заражение части Северо-Западных территорий Канады.
Советская сторона посчитала заражение незначительным, в отличие от американской и канадской, которые указывали на значительный характер заражения. Всего на территорию площадью более 100 тысяч км² упало около сотни радиоактивных обломков.
Американцы получили свидетельство того, что представляют собой остатки активной зоны ядерного реактора. Всего было найдено более 100 фрагментов в виде стержней, дисков, трубок и более мелких деталей, радиоактивность которых была от нескольких миллирентген/час до 200 рентген/час, общей массой 65 кг. В общей сложности было собрано более 90 % радиоактивных продуктов деления из реактора спутника. Затраты на операцию составили 14 миллионов долларов.
СССР пришлось почти на три года отказаться от запусков подобных спутников и серьёзно усовершенствовать систему радиационной безопасности спутника.
Карта области радиоактивного загрязнения
Друзья, я последнее время тут пишу редко, и подобные посты - это то, что интересно мне и, возможно, кому-то будет интересно из публики. Моя обсерватория продолжает отлично работать, я периодически пишу посты в свой блог в Telegram, но думаю возобновлю писать и тут. Буду рад, если вы меня поддержите добрым комментарием. Всем спасибо! 🙂
> А вот если чёрная дыра достаточно массивная и с огромным радиусом, её приливные силы начнут растягивать путешественника уже после того, как он пересечёт горизонт событий.
Неверно. За горизонтом событий время и пространство меняются местами. Внутри горизонта событий черной дыры можно путешествовать во времени в любую сторону (не только в будущее как обычно, но и в прошлое), а вот пространство становится однонаправленным: движение в любом направлении будет приближать вас к центру черной дыры. Куда бы вы ни посмотрели, вы будете видеть только центр черной дыры. А поскольку свет тоже движется только к центру, но не от него, то вы ничего не увидите.
Но однонаправленность пространства также означает, что перестанут работать нервные импульсы. Перестанут работать даже связи между атомами в молекулах. Пересечение горизонта событий означает полную дезинтеграцию.
Из этого, кстати, следует, что мы не находимся в данный момент внутри черной дыры. А это предположение не так уж и безумно! Возьмите расчетную массу наблюдаемой вселенной, а также ее радиус, вставьте эти значения в формулу Шварцшильда — и вы получите, что радиус Шварцшильда превышает радиус наблюдаемой вселенной. Что означает, что наблюдаемая вселенная — черная дыра. Но по факту она не. Почему — не знаю, возможно из-за того, как медленно распространяются по ней гравитационные взаимодействия (со скоростью света).
