однако...

http://www.astronet.ru/db/msg/1194459 http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1075.html http://www.kosmofizika.ru/popular/bmk.htm http://physics.uni-altai.ru/events/2008/07/06/1215352380.html

Высокоэнергичное гамма -излучение сол. вспышек , как идикатор протонов высоких энергий( в линке)

http://theory.asu.ru/~raikin/Physics/PCR/RCRC/2008_StPetersberg/RCRC20 08/proc/SCR/SCR_02.pdf

Гамма-лучи невоможно сфокусировать при помощи обычной оптики,устройство телескопа словно похоже на старинную камеру, где вместо объектва используется крохотное отверстие в непроницаемой для света заслонке ( ну таких отверстий множество), т.е. это "техникой кодированных масок". Если речь идёт о гамма чувствительной матрице, то она двуслойна разрешение её слоёв составляет 16 и 4 килопикселя( это намного меньше, чем в любом современном цифровом аппарате( если речь идёт об гамма- астронмии цифры имеют огромное значение).Особенно большие успехи в гамма-астрономии были достигнуты в результате предпринятого NASA запуска Гамма-обсерватории “Комптон” в апреле 1991 г. В течение нескольких месяцев после запуска было идентифицировано большое количество новых источников с высокой позиционной точностью.В частности ,“Комптон” исследовал и солнечные вспышки -тоже...Самым простым механизмом , к-рый способствует к образованию излучения в гамма-диапазоне, можно выделить комптоновское рассеяние и тормозное излучение, а также аннигиляцию частиц и античастиц и переход электронов тяжелых атомов с одного энергетического уровня на другой. При обратном комптоновском рассеянии релятивистский электрон теряет энергию в результате взаимодействия с квантом, к-рому он отдаёт часть своей энергии и квант попадает в гамма-диапазон. А тормозное излучение можно ( если поверхностно )объяснить так: согласно положения электродинамики , заряд, движущийся с ускорением или торможением, излучает эл.-магн. волны, в данном случае ,торможение (или ускорение) зарядов может быть вызвано либо их притяжением или отталкиванием при сближении электронов и ионов, либо их центробежным ускорением при движении во внешних магн. полях . Другой механизм - излучение при торможении частиц во внеш. магн. поле - наз. магнитотормозным (циклотронным и синхротронным). Т.и. обычно возникает в ионизованном газе благодаря столкновениям тепловых электронов с ионами. Чем выше скорость электрона, тем больше энергия излучения.Важным источником образования гамма-излучения - процесс аннигиляции вещества и антивещества. А если при аннигиляции покоящихся электрона и позитрона образуются два гамма-кванта, энергия каждого из них равна энергии покоя электрона. При аннигиляции электрона и позитрона образуется либо два фотона, каждый с Ео= 0,511 МэВ, либо три фотона с непрерывным частотным спектром. Аннигиляция протонов и антипротонов сопровождается образованием большого числа мезонов, в том числе и нейтральных, которые распадаются на гамма-фотоны.При движении электрона в магнитном поле (синхротронное излучение) образуется электромагнитное излучение в гамма диапазоне;для генерации синхротронного гамма-излучения необходимы высокие энергии электронов и большие напряженности магнитных полей. В результате ядерных процессов, сопровождающихся образованием возбужденных ядер, излучаются фотоны с энергиями, соответствующими области мягкого гамма-излучения. При образование дейтрона из реакции захвата нейтрона протоном регистрируются гамма-фотоны с энергией 2,23 МэВ , регистрация позволяет оценивать потоки свободных нейтронов в удаленных космических источниках. Основным источником фотонов гамма-излучения высоких энергий в ядерных реакциях служит распад нейтральных пи-мезонов, генерируемых в реакциях элементарных частиц высоких энергий. Распределение С.к.л. по энергиям и зарядам у Земли определяется механизмом ускорения частиц в источнике (солнечная вспышка), особенностями их выхода из области ускорения и условиями распространения в межпланетной среде. Форма спектра С.к.л. в источнике во всем диапазоне их энергий пока надежно не установлена. По-видимому, она неодинакова в различных интервалах энергии: при описании дифференциального энергетич. спектра степенной ф-цией ~Eк(у)показатель упо мере уменьшения энергии уменьшается (спектр становится более пологим). А в межпланетных полях , спектр будет заметно трансформироваться со временем и значение у- будет увеличиваться но остается круто падающим, т.е. число частиц быстро уменьшается с ростом энергии. Показатель спектра в истонике может менятся от события к событию в пределах 2<y<5в зависимости от мощности СПС и рассматриваемого интервала энергий, а у Земли - соответственно в пределах 2<y<7Полное число ускоренных протонов, вышедших в межпланетное пространство во время мощного СПС, может превышать 10(32), а их суммарная энергия >10(31) эрг, что сравнимо с энергией эл.-магн. излучения вспышки. Высота, на к-рой происходит ускорение частиц в атмосфере Сола, это повидимому неодинаково для разных вспышек: в одних случаях область ускорения (источник) находится в короне, при концентрации частиц плазмы n ~ 1011 см-3, в других - в хромосфере, где n ~ 1013 см-3. На выход С.к.л. за пределы солнечной атмосферы существенно влияет конфигурация магн. полей в короне. Ускорение частиц тесно связано с механизмом возникновения и развития самих солнечных вспышек. Осн. источником энергии вспышки явл. магн. поле. При его изменениях возникают электрич. поля, к-рые и ускоряют заряженные частицы. Наиболее вероятными механизмами ускорения частиц во вспышках принято считать электромагнитные. Частицы космич. лучей с зарядом Ze, массой Amp и скоростью v в эл.-магн. полях принято характеризовать магн. жесткостью R=Amp cv/Ze, где A - атомный номер элемента. При ускорении квазирегулярным электрическим полем, возникающем при разрыве нейтрального токового слоя во вспышке, в процесс ускорения вовлекаются все частицы горячей плазмы из области разрыва. При этом формируется спектр С.к.л. вида ~ exp(-R/R0), где R0 - характеристич. жесткость. Если магн. поле в области вспышки меняется регулярным образом (напр., растет со временем по определенному закону), то возможен эффект бетатронного ускорения. Такой механизм приводит к степенному спектру по жесткостям (~R(y))/В сильно турбулизированной плазме солнечной атмосферы возникают также нерегулярно меняющиеся электрич. и магн. поля, к-рые приводят к стохастическому ускорению. Наиболее детально разработан механизм статистич. ускорения при столкновениях частиц с магн. неоднородностями (механизм Ферми). Этот механизм дает энергетич. спектр вида ~E(y)k

РЕНТГЕНОВСКАЯ АСТРОНОМИЯ

Долгое время отсутствовали какие-либо данные о рентгеновском излучении Сола, такое можно было бы объяснить экранирующим действием земной атмосферы,она поглощает практически всё коротковолновое излучение, идущее из космоса.Но 30-е годы прошлого( 20,т.е, века)"подозревал":-)), что в нарушениях дальней радиосвязи в дневное время повинно рентгеновское излучение. Считалось, что оно, исходя от внеатмосферного источника, создаёт дополнительный ионизованный слой в земной атмосфере на высоте около 80 км ( и его назвали... "слоем D" ). Вообщем, наблюдение с Земли в рентгеновском диапазоне в чистом виде невозможны,потому, что электромагнитные волны поглощаются атмосферой тем сильнее, чем меньше их длина. Ультрафиолетовые лучи ослабляются воздухом гораздо эффективнее, чем видимый свет. Рентгеновское излучение затухает еще сильнее и практически не достигает поверхности Земли. Ну , разумеется это стало возможно значительно позже.В конце 40-х гг. детекторы рентгеновских лучей - модифицированные счетчики Гейгера, сконструированные сотрудником вашингтонской Военно-морской исследовательской лаборатории Гербертом Фридманом - на баллистических ракетах были подняты на высоту более 100 км. С их помощью удалось зарегистрировать рентгеновское излучение, испускаемое при солнечной вспышке. Такой вот "магнитный взрыв"на Солесопровождается выбросом частиц высокой энергии — солнечных космических лучей — и мощным импульсом рентгеновского излучения. Кроме того, приборы зафиксировали и диффузное (размытое) излучение неба в рентгеновских лучах. В 1962 году Американская научно-инженерная группа Р.Джиаккони неожиданно обнаружила мощный источник рентгеновского излучения (Sco X-1)....Короче рентгеновская астрономия возникла около 40-лет назад.Под рентгеновским излучением принято понимать электромагнитные волны в области энергий 0,1-300 кэВ. Этот диапазон, в свою очередь, делится на три поддиапазона: 0,1-5 кэВ (мягкое рентгеновское излучение), 5-50 кэВ (классический рентгеновский диапазон) и 50-300 кэВ (жесткое рентгеновское излучение). В мягком рентгеновском диапазоне (0,1–2 кэВ) излучение еще заметно поглощается межзвездным газом, а в более жестком диапазоне (2–200 кэВ) поглощение несущественно. Нужно так же сказать , что поток рентгеновского излучения измеряется в единицах "число фотонов на квадратный сантиметр в секунду на единичном интервале энергий" . НЕМНОГО О ПРИБОРАХ: 1) Детекторы: их бывает 2-основных типадетекторов рентгеновских квантов. Это пропорциональный газоразрядный счетчик и сцинтилляционный счетчик. Первый(пропорциональный газоразрядный счетчик)работает на основе фотоэффекта в газах и представляет собой плоскую коробку, заполненную тяжелым инертным газом и метаном под давлением 1-3 атмосферы. При энергиях фотонов > 20 кэВ газоразрядные счетчики становятся малоэффективными из-за уменьшения сечения взаимодействия рентгеновских фотонов с атомами.Ну вместо этого используют сцинтилляционные детекторы, и в них каждый рентгеновский квант вызывает вспышку ультрафиолетового и оптического излучения, амплитуда которой в некотором диапазоне энергий пропорциональна энергии поглощенного рентгеновского кванта. Эта вспышка затем регистрируется фотоумножителем. Все типы детекторов обеспечивают спектральное разрешение от 1 до 20 в зависимости от энергии регистрируемого излучения. Площадь пропорциональных счётчиков,достигает 1000 см2. В мягкой рентгеновской области в качестве детекторов могут использоваться и микроканальные пластинки, и ПЗС матрицы. 2) Каллориметры: Для улучшения разрешающей способности поле зрения детектора ограничивают с помощью коллиматоров. Коллиматоры бывают двух типов: пластинчатые и модуляционные. Пластинчатый коллиматор представляет из себя трубу или коробку, открытую с двух концов, имеющую, как правило, сотовое строение, стоящую перед детектором и ограничивающую таким образом поле его зрения .Модуляционный коллиматор представляет собой два ряда проволочек с диаметром a = 0.1 мм и таким же расстоянием d между ними. Расстояние между рядами проволочек много больше. При различных положениях источника относительно коллиматора проволочки верхнего ряда либо закрывают просветы второго ряда, либо открывают их, формируя сигнал в виде ряда треугольных пиков.При анализе сигнала источника в процессе сканирования позволяет определить одну координату источника. Для определения другой координаты необходимо либо просканировать небо при другом положении коллиматора, либо заставить спутник вращаться вокруг своей оси. 3) Телескопы:Р.а.долго не могла стать телескопической из-за особых свойств отражения рентгеновских фотонов, к-рые в большинстве случаев благодаря своей большой энергии не отражаются от поверхности зеркала, а проникают в его толщу. И только лучи, падающие под очень малыми углами, почти скользящие вдоль поверхности зеркала, могут от него отразиться. Поэтому зеркала, способные сфокусировать потоки рентгеновских частиц, совершенно не похожи на знакомые всем "тарелки"оптических зеркал. Рентгеновские лучи, проходя через систему зеркал, попадают в камеру высокого разрешения.Это называется “зеркалами косого падения” и напоминают трубу, слегка сужающуюся к одному концу. Т.е. это два зеркала с pазной формой поверхности, pасположенные на одной оптической оси дpуг за дpугом. Дело в том, что зеpкало в фоpме паpаболоида, попросту не способно создать в фокальной плоскости никакого изображения, потому что лишь луч, идущий точно по оптической оси и попадающий точно в центр фокальной плоскости, дает изображение в виде точки. Лучи, проходящие вне этой оси, строят кольцо с центром на оптической оси. Чтобы получить точечное изображение в фокальной плоскости, за паpаболическим ставят гипеpболическое зеpкало, корректирующее пеpвое. Сначала луч отpажается от паpаболического зеpкала, затем — от гипеpболического и лишь после этого создает изобpажение в новой, фокальной плоскости. Использование в астрономии зеркал косого падения предложили в 1960 году американские ученые Р.Джакони и Б. Россиеркала на современных телескопах делают из фольги специальных сплавов и вкладывают друг в друга, что позволяет увеличить эффективную площадь телескопа.К 1966 году эксперименты на ракетах и воздушных шарах позволили астрофизикам из США и Англии выявить более 30 источников рентгеновского излучения. Это убедило руководителей NASA в целесообразности запуска рентгеновского спутника. ( "X-Ray Explorer", это переименовали в"Uhuru"), этот аппарат проработал около двух с половиной лет, и отправленная с него информация стала источником многих открытий, он зарегистрировал более 330 рентгеновских источников. Потом были:"Коперник", "Ариэль-5", ANS, SAS-3, OSO-7, OSO-8, COS-B, HEAO-1, HEAO-2 ("Эйнштейн") и др.Вообщем тема очень интересная...

Пояс Ван-Аллена или РПЗ( радиоционный пояс Земли), были открыт в 1957-58 гг..Это внутренние области земной магнитосферы,в к-рых магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы (протоны, электроны, альфа-частицы), обладающие кинетической энергией от десятков кэв до сотен Мэв (в разных областях Р. п. З. энергия частиц различна.Пояса , напоминающие Ван-Алленовский есть у планет , обладающих магнитным полем и атмосферой.Так, они были обнаружены у Юпитера ,уСатурна и Марса. Качественно это можно объяснить следующим образом , дипольное магнитное поле З.-это есть набор вложенных друг в друга магнитных оболочек( матрёшка или лучше “капуста”), магнитная оболочка определяется , как замкнутая поверхность созданная из магнитных силовых линий , чем ближе оболочка к центру диполя, тем выше напряжённость магнитного поля и импульс , необходимый заряженной чатице, чтоб проникнуть извне к этой оболочке.Итак, N-я оболочка характеризуется импульсом частицы Рn если начальный импульс частицы меньше этой величины, то эта частица отразится от оболочки и вернётся в космическое пространство.Ну , а если эта частица всё таки окажется на оболочке, то “вырваться о” она несможет, а потом потеряет энергию привзаимодействие с атмосферой.Магнитное поле З. не проходит через её геометрический центр , диполь магнитного поля З. составляет с её осью 11о. Магнитный момент З.М=8*10(25)Гс см(3), а средняя напряжённость магнитного поля на поверхности З. составляет 0,4Гс, а вот общепринятой теории о происхождении магнитного поля З.,до сих пор нет. Наклон смещения оси диполя по отношению к оси вращения , а так же величина магнитного момента определяют лишь общую кртину магнитного поля З.На малых расстояниях магнитное поле З.,может искажаться под влиянием магнитных аномалий.На расстоянии более 7 радиусов З., оно искажается сол. ветром( магнитным полем, вмороженным в плазму сол. ветра). Магнитосфера сильно бывает сплюснута со стороны Сол.,но очень вытянута с ночной стороны.”Хвост” з. магнитосферы простирается до траектории Луны.В вытянутой части магнитосферы и происходят, как раз, разрывы магнитных силовых линий и через них сол. ветер прорывется внутрь магнитосферы.Н расстоянии 6-7 радиусов З., её магнитное поле можно считать почти сферическим и незвисящим от долготы.Тогда напряжённость магнитного поля в любой точке пространства будет определяться:В(^,r)=(M/r(3) s.r.f 1+ sin^) плоском двумерном приближении каждая точка может быть определена магнитной силовой линией , на к-рой она находится и углом ^, это магнитная широта.При этом магнитную линию можно “ пометить ” расстоянием между экваториальной точкой этой линии и центром диполя и выразить в относительных линий L= rэкв./r з., L=1- имеет экваториальную точку на поверхности З. При движении заряженной частицы в магнитном поле Земли её мгновенный центр вращения находится на одной и той же поверхности, получившей название магнитной оболочки. Магнитную оболочку характеризуют параметром L,как уже говорилось. Внутренний пояс расположен вокруг Земли в экваториальных широтах. Пополнение радиационных поясов Земли частицами и механизм потери частиц. Происхождение захваченных частиц с энергией, значительно превышающей среднюю энергию теплового движения атомов и молекул атмосферы, связывают с действием нескольких физических механизмов: распадом нейтронов, созданных космическими лучами в атмосфере Земли(образующиеся при этом протоны пополняют внутренние В.А),” накачкой”частиц в пояса во время геомагнитных возмущений (магнитных бурь), это в первую очередь обусловливает существование электронов внутреннего пояса; ускорением и медленным переносом частиц солнечного происхождения из внешнего во внутренние области магнитосферы (так пополняются электроны внешнего пояса и пояс протонов малых энергий). Проникновение частиц солнечного ветра в Р. п. З. возможно через особые точки магнитосферы (т. н. дневные полярные каспы) а также через т. н. нейтральный слой в хвосте магнитосферы (с её ночной стороны). В области дневных каспов и в нейтральном слое хвоста геомагнитное поле резко ослаблено и не является существенным препятствием для заряженных частиц межпланетной плазмы. Частично В Апополняются также за счёт захвата протонов и электронов солнечных космических лучей, проникающих во внутренние области магнитосферы. Перечисленных источников частиц, по-видимому, достаточно для создания Р. п. З. с характерным распределением потоков частиц. В Р. п. З. существует динамическое равновесие между процессами пополнения поясов и процессами потерь частиц. В основном частицы покидают Р. п. З. из-за потери своей энергии на ионизацию (эта причина ограничивает, например, пребывание протонов внутреннего пояса в магнитной ловушке временем тау ~109 сек), из-за рассеяния частиц при взаимных столкновениях и рассеяния на магнитных неоднородностях и плазменных волнах различного происхождения. Рассеяние может сократить время ”жизни”электронов внешнего пояса до 10(5)сЭти эффекты приводят к нарушению условий стационарного движения частиц в геомагнитном поле (т. н. адиабатических инвариантов) и к “выпадению”частиц из Р. п. З. в атмосферу вдоль силовых линий магнитного поля. Связь процессов в радиационных поясах Земли с другими процессами в околоземном пространстве. Радиационные пояса испытывают различные временные вариации: расположенный ближе к Земле и более стабильный внутренний пояс — незначительные, внешний пояс — наиболее частые и сильные. Для внутреннего Р. п. З. характерны небольшие вариации в течение 11-летнего цикла солнечной активности. Внешний пояс заметно меняет свои границы и структуру даже при незначительных возмущениях магнитосферы. Пояс протонов малых энергий занимает в этом смысле промежуточное положение. Особенно сильные вариации В А ппретерпевают во время магнитных бурь. Сначала во внешнем поясе резко возрастает плотность потока частиц малых энергий и в то же время теряется заметная доля частиц больших энергий. Затем происходит захват и ускорение новых частиц, в результате которых в поясах появляются потоки частиц на расстояниях обычно более близких к Земле, чем в спокойных условиях. После фазы сжатия происходит медленное, постепенное возвращение Р. п. З. к исходному состоянию. В периоды высокой солнечной активности магнитные бури происходят очень часто, так что эффекты от отдельных бурь накладываются друг на друга, и максимум внешнего пояса в эти периоды располагается ближе к Земле (L ~ 3,5), чем в периоды минимума солнечной активности (L ~ 4,5—5,0). Высыпание частиц из магнитной ловушки, в особенности из зоны квазизахвата (авроральной радиации), приводит к усилению ионизации ионосферы, а интенсивное высыпание — к полярным сияниям. Запас частиц в Р. п. З., однако, недостаточен для поддержания продолжительного полярного сияния, и связь полярных сияний с вариациями потоков частиц в Р. п. З. говорит лишь об их общей природе, т. е. о том, что во время магнитных бурь происходит как накачка частиц в Р. п. З., так и сброс их в атмосферу Земли. Полярные сияния длятся всё время, пока идут эти процессы, — иногда сутки и более. Р. п. З. могут быть созданы также искусственным образом: при взрыве ядерного устройства на больших высотах; при инжекции искусственно ускоренных частиц, например с помощью ускорителя на борту спутника.В.А. п(Р.п.З) представляют собой серьёзную опасность при длительных полётах в околоземном пространстве. Потоки протонов малых энергий могут вывести из строя солнечные батареи и вызвать помутнение тонких оптических покрытий. Длительное пребывание во внутреннем поясе может привести к лучевому поражению живых организмов внутри космического корабля под воздействием протонов высоких энергий. Радиационные пояса Юпитера, исследованные американским космическим аппаратом "Пионер-10", имеют значительно большую протяжённость и большие энергии частиц и плотности потоков частиц, чем Р. п. З. Радиационные пояса Сатурна обнаружены радиоастрономическими