Активные эксперименты в космосе [Игорь Максимович Подгорный] (pdf) читать постранично

НОВОЕ
В ЖИЗНИ, НАУКЕ,
ТЕХНИКЕ

10 1974

ЗНАНИЕ
СЕРИЯ
КОСМОНАВТИКА, АСТРОНОМИЯ

И. М. Подгорный,
доктор физико-математических наук

АКТИВНЫЕ
ЭКСПЕРИМЕНТЫ
В КОСМОСЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО
Москва 1974

«ЗНАНИЕ»

525
П44
П44

Подгорный И. М.
Активные эксперименты
«Знание», 1974.

в

космосе. М.,

64 с. (Новое в жизни, науке, технике. Серия «Космонавтика, астрономия», 10. И з д а е т с я
ежемесячно с
1971 г.)
Космическое пространство
является
уникальной лабораторией для изучения различных физических явлений. Используя
потоки плазмы и пучки заряженных частиц, можно активно
вмешиваться в жизнь магнитосферы,
вызывая по команде с
Земли различные геофизические
явления. С другой стороны,
активное вмешательство в происходящие в магнитосфере явления удобнее всего осуществить
в лабораторном
эксперименте с искусственной магнитосферой.
В данной брошюре популярно описаны различные активные
эксперименты в магнитосфере, включая лабораторные исследования.

Л

20605—171
073(02)—74

61-74

525

С О Д Е Р Ж А Н И Е
П л а з м а в магнитном поле
Бариевые облака
Эксперименты со сгустками плазмы высокой концентрации
Потоки плазмы в магнитосфере
Зондирование магнитосферы пучками з а р я ж е н н ы х
частиц
Вынужденное высыпание частиц из радиационных
поясов
Эксперименты с искусственной магнитосферой
Заключение

4
10
14
21
28
38
44
61

Игорь Максимович Подгорный
АКТИВНЫЕ Э К С П Е Р И М Е Н Т Ы В КОСМОСЕ
Редактор Е. Ю. Ермаков.
редактор* В. Н. Конюхов.
ректор И. Л. Казеко.

Обложка Н. И. Василевской.
Худож«
Техн. редактор И. Л Федотова. Кор-

А 11102. Индекс заказа 44210. Сдано в набор 17/VII 1974 г. Подписано к печати 12/IX 1974 г. Формат бумаги 84X108V32. Бумага
типографская № 3. Бум. л. 1,0. Печ. л. 2,0. Усл.-печ. л. 3,36.
Уч.-изд. л. 3,20. Тираж 56 380 экз. Издательство «Знание». 101835,
Москва, Центр, проезд Серова, д. 3/4. Заказ 1337. Типография
Всесоюзного общества «Знание». Москва, Центр, Новая пл.,
д. 3/4.
Цена 10 коп.

(С) Издательство «Знание», 1974 г.

В течение долголетней истории развития науки о
космосе информация об исследуемых объектах получалась исключительно путем наблюдений. Этим космическая наука отличалась от других наук, где главную
роль, как правило, играет эксперимент, т. е. активное
воздействие на протекание естественных физических
процессов. Переход от наблюдений к эксперименту
часто приводит к научным открытиям и изменению наших старых взглядов на то или иное явление. Так, например, все наши представления об атомном ядре основаны на экспериментах по взаимодействию быстрых
частиц с ядрами, начало которым положил знаменитый
опыт Э. Резерфорда. Никакие тщательные наблюдения
радиоактивного распада или масс-спектроскопические
измерения не позволили бы даже приближенно подойти
к современным моделям атомного ядра.
До запуска первых искусственных спутников Земли
ситуация в космической физике была аналогична ситуации в науке о строении вещества до опыта Э.. Резерфорда. Положение коренным образом не изменилось и
после первых полетов космических аппаратов. Приборы, установленные на спутниках и ракетах, позволили
измерять характеристики пространства в данной точке,
но методы оставались пассивными, т. е. эффекты, связанные с возмущением среды, по-существу, не изучались.
В настоящее время активные эксперименты развиваются в основном по пути создания в магнитосфере
плазменных образований различных типов и изучения
влияния этих образований на геомагнитное поле (высыпание частиц, вызывающее искусственные полярные сияния, и развитие других геофизических явлений). Ряд
экспериментов в космосе уже выполнен, другие находятся в стадии подготовки или обсуждения. Прежде
чем перейти к их рассмотрению, остановимся кратко на
некоторых общефизических вопросах, необходимых для
понимания происходящих в магнитосфере процессов.
3

Плазма

в магнитном

поле

Магнитосфера Земли заполнена плазмой, и поэтому
основными законами, управляющими процессами в
околоземном космическом пространстве, являются законы физики плазмы. Плазму часто называют четвертым
состоянием вещества, так как ее свойства отличаются
от свойств газов, жидкостей и твердых тел. Более всего
плазма похожа на газ, но ее нельзя отождествить с
газом ионизованных частиц. В обычном газе взаимодействие между частицами происходит только кратковременно, когда они подлетают друг к другу на малое расстояние. Остальное время частица газа движется прямолинейно, не ощущая поля других частиц. В плазме
каждая заряженная частица взаимодействует непрерывно сразу с полями многих окружающих ее частиц, и
траектория частицы все время меняет свою кривизну.
Такой характер движения обусловлен дальнодействием
кулоновских сил (потенциал заряженной частицы убывает обратно пропорционально расстоянию от нее). Для
того чтобы