Электронные и протонные полярные сияния

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки, в результате которых образуются потоки очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, приводят к быстрому изменению магнитного поля Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Рис. а

Захваченные магнитным полем Земли электроны движутся вдоль его магнитных линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли (рис. а). В результате столкновений электронов с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение – полярное сияние. Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цветов.

 

Рис. б

Протонные сияния, в отличие от электронных, не характеризуются чёткой структурой: они размыты, имеют вид бесформенных светящихся пятен. Это объясняется тем, что протон оказывается менее «привязан» к линиям магнитного поля. Действительно, во время своего движения протон может захватить свободный электрон и тем самым превратиться в свободный атом водорода. В результате такого превращения возникает нейтральная частица (атом водорода), не взаимодействующая с магнитным полем. Атом водорода по прямой удаляется в сторону от «своей» магнитной линии до тех пор, пока новое столкновение не приведёт к потере электрона, после чего оставшийся протон начинает закручиваться вокруг новой магнитной линии (рис. б). Этапы захвата и потери электрона могут происходить многократно. Наиболее яркой для протонных сияний оказывается спектральная линия водорода, соответствующая красному цвету.

Участок АВ на рис. б соответствует движению

1) протона 2) электрона

3) протона или электрона

4) нейтральной частицы

 

Конец формы

Начало формы

Магнитные бури на Земле представляют собой

1) вспышки радиоактивности

2) потоки заряженных частиц

3) быстрые и непрерывные изменения облачности

4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты

Конец формы

 

Начало формы

Протон и электрон влетают с одинаковыми скоростями в магнитное поле Земли перпендикулярно магнитным линиям. У какой из частиц радиус окружности будет больше? Ответ поясните.

 

Космические лучи

Космические лучи представляют собой потоки быстрых заряженных частиц – протонов, электронов, ядер различных химических элементов, летящих в различных направлениях в космическом пространстве со скоростью более 100 000 кмс. Попадая в земную атмосферу, частицы космических лучей сталкиваются в ней с ядрами атомов азота и кислорода и разрушают их. В результате возникают потоки новых элементарных частиц. Такие частицы, рождённые в атмосфере, называются вторичными космическими лучами. Вторичные космические лучи регистрируются с помощью специальных приборов. Первичные космические лучи практически не достигают Земли, и лишь небольшое их количество регистрируют высоко в горах.

Большинство частиц космических лучей, приходящих к Земле, имеет энергию более 10^–10 Дж. Для сравнения можно сказать, что в недрах Солнца, где вещество нагрето до температуры 15 000 000 °С, средняя энергия частиц плазмы составляет лишь миллионную долю энергии частиц космических лучей.

Космические лучи ежесекундно пронизывают каждый квадратный сантиметр межпланетного и межзвёздного пространства. На площадку с поверхностью в 1 м² попадает в среднем около 10 000 частиц в секунду.

Более 90% частиц первичных космических лучей всех энергий составляют протоны, около 7% приходится на альфа-частицы (ядра атомов гелия), около 2% – на ядра более тяжёлых атомов, и примерно 1% – на электроны. По своей природе космические лучи делятся на солнечные и галактические. Солнечные космические лучи образуются, главным образом, при вспышках на Солнце. Потоки солнечных космических лучей могут представлять серьёзную радиационную опасность для космонавтов.

Космические лучи, попадающие извне в Солнечную систему, называют галактическими. Они движутся в межзвёздном пространстве по довольно запутанным траекториям, меняя направление полёта под действием магнитного поля, существующего между звёздами нашей Галактики.

Основным источником космических лучей в межзвёздном пространстве являются, как считают сегодня учёные, взрывы сверхновых звёзд. Получив огромную энергию, частицы космических лучей десятки миллионов лет блуждают по Галактике в различных направлениях, прежде чем потеряют свою энергию при столкновении с атомами межзвёздного газа.

Каков порядок средней энергии частиц в недрах Солнца?

 

1) 10^–16 Дж

2) 10^–10 Дж

3) 10^–4 Дж

4) 10⁶ Дж

Конец формы

 

Начало формы

Опасны ли солнечные космические лучи для экипажей космических кораблей? Ответ поясните.

Конец формы

 

Начало формы

По каким причинам первичные космические лучи практически не достигают Земли?

А. Первичные космические лучи постепенно теряют свою энергию, подлетая к атмосфере Земли.

Б. Столкновение частиц первичных космических лучей с ядрами атомов в атмосфере приводит к превращению их в потоки новых элементарных частиц.

В. Галактические космические лучи движутся в межзвёздном пространстве по запутанным траекториям, огибая Землю.

 

1) только А

2) только Б

3) А и Б

4) А и В

Конец формы