Магнитное поле Земли создает на Луне ранее не обнаруженную зону защиты от радиации
Известно, что Луна проходит через хвостообразную часть магнитосферы Земли, но новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, предполагает, что Луна может испытывать дополнительную защиту в другой точке своей орбиты. Хотя эта защитная зона существует, когда Луна находится вне магнитосферы, учёные считают, что её действие всё равно обусловлено магнитным полем Земли.
Рис. Иллюстрация формирования полости ГКЛ (галактические космические лучи) в плоскости эклиптики. Белые линии от Солнца показывают типичную картину линий магнитного поля в межпланетном пространстве, называемую спиралью Паркера. Пурпурный сегмент лунной орбиты (пунктирный белый круг) указывает на периоды работы LND (нейтронно-дозиметрический прибор), а именно от LP = 7,5 до 16,5 hM. Цилиндрические спирали двух цветов указывают на два противоположных направления движения протонов ГКЛ вдоль линий магнитного поля. Под защитой магнитного поля Земли в околоземном пространстве, как показано затененными областями, ожидаются две области пониженного уровня ГКЛ. Когда Луна переходит в дневной сектор, угол (φ) между ММП и вектором Земля-Луна достигает 90° при LP = ∼16 hM, что позволяет беспрепятственному распространению ГКЛ в дневном секторе. Источник: Shang et al., Sci. Adv. 12, eadv1908
Анализ данных, полученных с помощью нейтронно-дозиметрического прибора (LND) на борту китайского лунного посадочного модуля "Чанъэ-4", зафиксировал 20-процентное снижение количества частиц галактического космического излучения, попадающих в детекторы, когда посадочный модуль находился на обратной стороне Луны. Это произошло в определенное время лунного "утра" и только в течение примерно двух дней каждого лунного цикла. Но LND собирал данные на протяжении 31 цикла и учёные смогли убедиться, что это не единичный случай.
Гамма-космические лучи состоят из различных типов заряженных частиц с разной энергией. Большинство (около 85%) составляют протоны, около 12% — атомы гелия, и лишь около 1% — более тяжелые ядра. Данные показали, что уменьшение количества частиц было наиболее выраженным для протонов с более низкой энергией. Количество частиц с более высокой энергией также уменьшилось, но в меньшей степени.
Магнитные поля не просто перестают существовать в определённый момент. Вместо этого их влияние просто всё больше уменьшается с расстоянием от источника. Магнитосфера — это область, где магнитное поле Земли преобладает над магнитным полем солнечного ветра. Поэтому, хотя Луна находилась за пределами магнитосферы Земли в эти моменты с меньшим количеством частиц, её магнитное поле всё ещё оказывало определённое магнитное воздействие — достаточное для влияния на частицы галактического космического излучения. Учёные утверждает, что отклонение частиц произошло из-за гирорадиусов, то есть радиусов кругового движения, которое они совершают в присутствии однородного магнитного поля. Этот радиус также зависит от массы частицы, её скорости и заряда.
Размер магнитосферы Земли на дневной стороне составляет примерно от 6 до 10 радиусов Земли, что сопоставимо с гирорадиусами протонов с более низкой энергией. Поэтому частицы с более низкой энергией легко подвергаются воздействию магнитного поля Земли из-за их меньших гирорадиусов по сравнению с частицами с более высокой энергией.
