Наши космические пути - Коллектив авторов - Страница 64

Постановка на искусственном спутнике прибора для регистрации ядер тяжелых элементов дает возможность ответить на этот важный для науки вопрос. Основным элементом этого прибора является так называемый черенковский счетчик частиц. Действие счетчика основано на использовании излучения Черенкова, возникающего в том случае, если заряженная частица движется в веществе со скоростью, превышающей скорость распространения света в этой среде.

Важным свойством черенковского излучения является то, что интенсивность световой вспышки, возникающей в веществе при прохождении через него частицы, пропорциональна квадрату заряда частицы. При этом частицы, движущиеся со скоростью, меньшей скорости света в веществе, не издучают свет. Это свойство черенковского излучения позволяет использовать его для регистрации заряженных частиц, определения их заряда и выделения из всего потока частиц лишь тех из них, которые обладают достаточно большой скоростью.

Черенковский счетчик состоит из плексигласового цилиндра-детектора, к торцу которого присоединен фотоэлектронный умножитель. При пролете через детектор частица космических лучей, скорость которой близка к 300 тыс. километров в секунду, создает в нем черенковское свечение. Скорость распространения света в плексигласе равна примерно 200 тыс. километров в секунду, и поэтому имеются условия для возникновения черенковского излучения.

Свет, возникший в детекторе, воспринимается фотоумножителем, который преобразует его в электрический сигнал и усиливает его до такой величины, которая необходима для срабатывания прибора. Прибор сортирует все сигналы на две группы, соответствующие пролету через детектор частиц с зарядом больше 30 и частиц с зарядом больше 17. При каждом пролете частицы через черенковский счетчик дается сигнал о том, ядро какой группы попало в прибор.

Исследование корпускулярного излучения Солнца

Солнечное электромагнитное излучение охватывает инфракрасную, видимую, ультрафиолетовую и рентгеновскую области спектра. Иногда из Солнца в межпланетное пространство извергается ионизированный газ, состоящий из электронов и ионов. По мере удаления от Солнца часть ионов нейтрализуется, то есть превращается в обычные атомы. Извергающиеся из Солнца частицы принято называть корпускулярным излучением Солнца. Вместе с корпускулярными потоками распространяются связанные с ними магнитные поля. По различным оценкам корпускулы имеют вблизи Земли скорость порядка нескольких тысяч километров в секунду.

Во время прохождения корпускулярных потоков вблизи Земли возникают магнитные возмущения, наиболее интенсивные из которых называются магнитными бурями. Одновременно возникают полярные сияния. При проникновении корпускул в атмосферу увеличивается ее ионизация как в верхних, так и нижних слоях. Увеличение ионизации в нижних более плотных областях приводит к нарушениям радиосвязи, поскольку возникает интенсивное поглощение радиоволн. Корпускулярные вторжения сопровождаются нарушением термического режима верхней атмосферы.

Большинство солнечных корпускул является заряженными частицами. Такие корпускулы чаще всего проникают в атмосферу вблизи геомагнитных полюсов

Земли в полярных областях. Благодаря искривлению траекторий движения в магнитных полях заряженные корпускулы проникают и на ночную сторону Земли, вблизи полярных зон. Корпускулярные вторжения имеют место и в средних широтах, но здесь они менее интенсивны. Нейтральные корпускулы могут беспрепятственно проникать в любые места земного шара.

Сведения о корпускулярном излучении Солнца слишком бедны, а его природа и свойства мало изучены. До самого недавнего времени основная информация о корпускулярном излучении Солнца черпалась из наблюдений полярных сияний.

Искусственные спутники Земли — эффективное средство исследования корпускулярного излучения Солнца. Настоящее время особенно благоприятно для исследования корпускулярного излучения, усилившегося из-за повышенной солнечной активности.

На спутнике установлено два индикатора корпускул. Этими индикаторами являются флуоресцирующие экраны, покрытые тонкой алюминиевой фольгой различной толщины. Таким образом достигается грубая сортировка корпускул по их проникающей способности.

Перед флуоресцирующими экранами располагаются диафрагмы, ограничивающие телесный угол захвата корпускул. Под воздействием корпускул флуоресцирующие экраны светятся, аналогично тому, как это происходит в кинескопе телевизора при облучении его экрана электронным лучом. Излучение экрана воспринимается фотоэлектронным умножителем. Его сигнал «запоминается» специальным устройством и затем передается на Землю радиотелеметрической системой.

С помощью указанной аппаратуры можно будет получить ценный материал о географическом, высотном и суточном распределении корпускулярных потоков. Для исследования направления прихода корпускул используется вращение спутника. Земное магнитное поле обладает способностью отражать заряженные корпускулы и заставлять их следовать по спиралевидным путям вдоль магнитных силовых линий. Нейтральные корпускулы могут перемещаться по прямолинейным траекториям. Такие наблюдения дадут дополнительный материал для суждений о природе корпускул.

Наряду с регистрацией корпускулярного излучения Солнца аппаратура позволяет получить дополнительно материал о его рентгеновском излучении, которое будет также регистрироваться индикаторами корпускул. Это излучение можно будет отличить от корпускулярного по направлению его прихода и по отсутствию отражений от земной атмосферы. Кроме того, оно может быть отмечено по времени появления, поскольку корпускулярное излучение распространяется медленнее электромагнитного.

Измерение давления и плотности атмосферы

К числу важнейших геофизических исследований верхней атмосферы относится изучение изменения давления и плотности с высотой. Зная эти два параметра, можно определить и температуру атмосферы на больших высотах.

До недавнего времени это изучение было ограничено сравнительно небольшими высотами, и только высотные ракеты позволили производить измерения давления и плотности в верхних слоях атмосферы. На высоте 100 километров давление и плотность примерно в десять миллионов раз меньше, чем на Земле. Выше 100 километров имеются единичные ракетные измерения, которые плохо согласуются с косвенными данными. Существенным недостатком ракетных измерений является их кратковременность и то, что они производятся только над отдельными точками земной поверхности.

Для геофизики чрезвычайно важно иметь данные о плотности и давлении верхних слоев атмосферы по всем широтам и долготам, проводя измерения длительное время.

Использование спутников дает возможность уточнить и расширить имеющиеся представления о структуре атмосферы. Длительное пребывание прибора на высоте и сопоставление результатов измерения от витка к витку позволят провести детальный анализ экспериментальных данных и исключить возможные ошибки эксперимента.

При достаточной точности эксперимента можно будет также оценить суточные и широтные вариации плотности и давления на высотах, на которых пролетает спутник.

Манометры, установленные на наружной стороне спутника, соединяются с измерительной аппаратурой, размещенной внутри его. Измерение давления на спутнике в пределах 10-5—10-7миллиметра ртутного столба производится магнитным манометром, а в интервале 10-6—10-9миллиметра ртутного столба — ионизационными манометрами.

Исследование микрометеоров

Известно, что в пространстве между планетами движутся мелкие твердые частицы — микрометеоры. Вторгаясь в земную атмосферу, они сгорают в ней. При этом заметное свечение, которое может быть обнаружено глазом или в телескоп, вызывают лишь сравнительно крупные частицы. Самые мелкие и, как можно предполагать, самые многочисленные частицы, поперечником в несколько микрон, создают столь ничтожное свечение, что оно не может быть обнаружено не только с помощью оптических средств, но и никакими другими средствами наземных наблюдений.