Планетааралық магнит өрісінің құрылысы

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Планетааралық магнит өрісінің құрылысы

Планетааралық кеңістіктегі шапшаң бөлшектер қозғалысына магнит және электр өрістері шешуші әсер етеді. Әртүрлі факторлардың ҒС-ке әсерін бағалап көрейік. ҒС бөлшектерінің Күнге гравитациялық тартылуын мынаған сүйеніп бағалауға болады. Протонның Күн бетіндегі гравитациялық энергиясы ~2 кэВ-ке тең, демек, ҒС энергиясы бұл мәннен өте көп болғандықтан, күн гравитациялық өрісінің ҒС-ке әсерін елемейтіндей аз деп есептеуге болады. ҒС-ң планетааралық плазманың бөлшектерімен кулондық әсерлесуі елеусіз болып табылады. Жер орбитасы қасындағы жылулық (T _e ~T _i ~10 ⁵ К) электрондар мен иондардың үлкен бұрышқа кулондық шашырауға қатысты жолы 1 а. б. көп екенін оңай көрсетуге болады, ал энергия өскен сайын релятивтік емес энергия үшін бұл жол энергия квадратына пропорционал өседі. ҒС-ң плазма бөлшектерімен ядролық соқтығысуларға қатысты жол оданда көп, яғни ядролық әсерлесуді де еске алмауға болады. Ал энергиясы 1 МэВ- тен аз протондардың магнит біртекті еместіктерімен соқтығуларға қатысты еркін жол ұзындығы көбінесе 1 а. б. үлкен емес, көп жағдайларда бұл шамадан әлдеқайда аз болады. Демек ГС-ң өлшемі шамамен 100 а. б. күн желі бар аймақтағы (гелиомагнитсферадағы) қозғалысын қарастырғанда, гравитациялық өрістің әсері мен кулондық және ядролық шашырауды еске алмай, ҒС-ң тек ПМӨ- мен әсерлесуін қарастыруға болады.

Планетаралық ортамен әсерлесу нәтижесінде болатын ҒС ағындарының өзгерістерін ҒС-ң гелиомагнитсферадағы модуляциясы деп атайды.

ҒС-тің Планетаралық магнит өрісімен-(ПМӨ) әсерлесуі туралы есептің қойылуы ҒС пен ПМӨ-ң энергия тығыздығыларының қатынасына тәуелді. Егер ҒС энергиясының тығыздығы ПМӨ энергиясының тығыздығынан аз болса, онда шапшаң бөлшектердің планетааралық ортаға кері әсерін еске алмай, күн жүйесіндегі реттелген немесе кездейсоқ өрістерді берілген деп есептеуге болады. ҒС тасымалдауы бұл жағдайда сызықтық теңдеулермен өрнектеледі. Ал ҒС энергиясы көп болса, онда ҒС-ң ПМӨ -ге, ол арқылы Күн желіне, әсері бейсызық есепке әкеледі. Жер орбитасындағы магнит энергиясы тығыздығының сипатты мәні - ω _B =10 ⁻¹⁰ эрг\см ³ (Β≈5 ^. 10 ^-5 Гс) . ҒС энергиясы тығыздығын бағалау үшін ҒС-ң энергетикалық спектрін пайдалануға болады. Бағалау ω _ҒС (T≥1МэВ) ~10 ^-16 эрг\см ³ мәнді береді, ол магит өрісі энергиясы тығыздығынан әлдеқайда аз. Яғни әдетте ҒC-ң планетааралық ортаға кері әсерін елемеуге болады.

24. ҒС-ң Жер орбитасындағы 10 ГэВ-тен аз энергия аймағындағы энергиялық спектрі

10 ¹⁰ эВ-тен төменгі энергиялар аймағындағы спектр Күн желінің модуляциясымен анықталады.

Күн желіне қатырылған магнит өрісі ГҒС-ң гелиомагнитсферасының ішкі қабаттарына енуіне кедергі жасайды және бұл әсер бөлшектің энергиясы азайған сайын өседі, өскен сайын азаяды.

10 ¹⁰ эВ жоғары бөлшектерге Күн желі әсер етпейді дерлік, ал аз энергиялы бөлшектер гелиомагнитосфераға кіруі қиындайды.

25. ҒС көздеріне қойылатын талаптар

ҒС-ң өте маңызды сипаттамаларының бірі - қарқындылық . Берілген бағыт бойынша қарқындылық деп уақыт бірлігі ішінде бірлік денелік бұрыш шегінде бағытқа перпендикуляр орналасқан бірлік бет арқылы өтетін бөлшектердің саны. өлшемділігі = бөлш. /см с ср . Оның 2 түрі бар: спектрлік (дифференциалдық) қарқындылық [I(E] =бөлш. /см с ср ГэВ және интегралдық қарқындылық: I(>E) =

I мен қатар басқа бөлшектер ағыны деп аталатын шаманы жиі қарастырады. Ол уақыт бірлігі ішінде горизонталь бірлік бет арқылы өтетін бөлшектер санымен анықталады.

Сәулелену изотроптық болса, жартылай сферадан бөлшектер ағыны үшін келесіні жазуға болады:

F= = = =

бөлш. / см с

Дифференциалдық ағын бөлш. / см с ГэВ

Кейде көлем бірлігіндегі бөлшектер санын анықтайтын концентрация деген шаманы пайдалануға қолайлы болады (*)

Моноэнергиялық емес сәулелену үшін ұқсас формула дифференциалдық концентрация деген шаманы анықтайды.

Изотроптық ғарыштық сәулелену Е-ның тығыздығы

Ғарыштық сәулеленудің анизотропия дәрежесінің сипаттайтын шама да өте маңызды. Егер кейбір бағыт бойынша максималды қарқындылық байқалса, ал басқа бағыт бойынша минималды қарқындылық байқалса, онда . вектордың бағыты максималды қарқындылық байқалатын бағытпен беттеседі. Ғарыштық сәулеленудің мүмкін көздерін іздеген кезде бұл барлық сипаттамаларды еске алу керек . Мысалы, егер ғарыштық сәулелер энергиялық спектрі дәрежелік екені белгілі болса, ғарыштық сәулелену энергия тығыздығы белгілі болса, онда ғарыштық сәулелену көзі болу мүмкін объект дәл осындай спектрді, дәл осындай энергияны жабдықтауға тиісті. Бірақ мынаны еске алу керек: 1) көздерден тіркеуіш құралға жүрген кезде ҒС қоршаған ортамен әрекеттеседі де, сипаттамалары елеулі түрде өзгереді, 2) ҒС өтетін ортаның қасиеттері, әрине, тұрақты болып қалмайды, мұның нәтижесінде ҒС-ң вариациялары, яғни ҒС-ң уақыттағы, не кеңістіктегі өзгерістері пайда болады. Ғарыштық сәуле көздерін табу үшін өлшеніп алынған мәліметтерге сүйеніп, ҒС-ң көздер маңындағы сипаттамаларын табу керек, яғни ҒС көздерден тіркеу тұрағына дейін қозғалысын қарастыру керек.

Жоғарыда ҒС - ң негізгі сипаттамаларын анықтадық. Оларды жалпыласақ:

1014-1015эВ энергияға дейінгі ҒС - ң жоғары дәрежелі изотропиясы және осы энергиялардан басталатын ҒС анизотропиясының бірте-бірте өсуі
ҒС - ң химиялық құрамы(~90% - протондар, ~8-9% - гелий, ~1% - қалған ядролар және <1% - электрондық-позитрондық құраушы)
ҒС тарихы, яғни соңғы млрд жыл ішіндегі ҒС қарқындылығының уақыттағы тұрақтылығы (немесе көп емес өзгеруі)
ҒС эненгиялық спектрінің дәрежелік түрі
ҒС - ң толық энергиясы. ҒС көздерінің қуаты ҒС - ң толық энергиясын үшін жеткілікті болу тиіс.

Ғарыштық сәулеленудің мүмкін көздерін іздеген кезде барлық бұл сипаттамаларды еске алу керек, яғни ғарыштық сәулелену көзі болу мүмкін объект ҒС-ң дәл осындай сипаттамаларын қанағаттандыру тиіс.

ҒС көздеріне қойылатын энергиялық талаптар

ҒС энергиясының тығыздығы .

ҒС - ң толық энергиясы ҒС шыққан тегінің негізгі моделдеріне байланысты ҒС қорлану (жиналу) аймағының көлеміне байланысты. Мысалы, галактикалық модельдер бойынша ҒС Галактикада шоғырланады, және де Галактика шегінде ҒС тығыздығы тұрақты болады. Бұл модельдердің екі түрі бар: галолық және дискалық. Галолық модельде ҒС - ң толық энергиясы . Дискалық моделі бойынша

ҒС көздерінің керекті қуатын анықтасақ:

Галактикадағы Күн тәрізді жұлдыздармен ҒС-ті шығаруға жұмсалатын толық қуат жұлдыз , яғни олар талапқа сай келмейді. Бағалаулар көрсеткендей, ҒС-ң негізгі көзі болып аса жаңалар табыла алады.