Мягкое рентгеновское излучение ночной атмосферы земли (эксперимент «Коронас-Ф»)

Спектрометр РПС -1 на борту « Коронас - Ф » предназначался для изучения солнечного рентгена в диапазоне 3–31.5 кэВ с помощью детектора из теллурида кадмия с термоэлектрическим микроохладителем для получения наилучшего разрешения . На участках орбиты в тени Земли прибор регистрировал рентгеновское излучение верхней атмосферы . На высоких широтах и в области внутреннего радиационного пояса в Южно - Атлантической аномалии прибор регистриро вал сигналы , производимые энергичными частицами .

The RPS-1 spectrometer aboard the Coronas-F was supposed to study solar X-ray in the 3–31.5 кэВ band by means of a cadmium telluride detector with a thermoelectric microcooler to obtain the best resolution. At the orbit sections located in the Earth shade the instrument registered X-rays of the upper atmosphere. At high latitudes and in the area of the inner radiation belt in the South Atlantic abnormality the instrument registered signals produced by energetic particles.

В статье представлены глобальные карты рентгеновского излучения атмосферы в четырех энергетических интервалах 3–5; 5–8; 8–16 и 16–31 кэВ за период измерений с 23.03.2002 по 23.03.2003 и периоды 23.03.2002–23.09.2002 и 23.09.2002–23.03.2003, соответствующие летнему и зимнему сезонам в Северном полушарии. Энергия регистрируемой эмиссии не превосходит 8 кэВ вне радиационных поясов Земли (РПЗ). Сравнение сезонных карт обнаруживает вариацию положения зазора между внутренним и внешним радиационными поясами, связанную, по-видимому, с изменением температуры атмосферы и/или изменением конфигурации магнитосферы от максимума к минимуму солнечной активности. Слабая эмиссия 3–5 кэВ рентгена в зазоре происходит от взаимодействия галактических космических лучей с атмосферой.

Полупроводниковый спектрометр РПС-1 [1] из CdTe для спектрометрии солнечного рентгена с энергией 3–31.5 кэВ входил в состав КНА «Коронас-Ф». В тени Земли прибор регистрировал мягкое рентгеновское излучение верхней ночной атмосферы и реакцию детектора на энергичные заряженные частицы. Рентгеновское излучение атмосферы Земли вызывается тормозным излучением электронов, высыпающихся из магнитосферы, и воздействием на атмосферу галактических космических лучей.

Долговременные наблюдения ночной атмосферы (07.2001–12.2005) позволили получить представление о величине потоков и энергии рентгеновских квантов от этих источников и их сезонную зависимость. На рис. 1 показаны карты излучения ночной атмосферы, полученные за год с 23.03.2002 по 23.03.2003 в интервалах энергий 3–5; 5–8; 8–16 и 16–31.5 кэВ. Карты для периодов северного лета с 23.03.2002– 23.09.2002 и зимы с 23.09.2002–23.03.2003 представлены на рис. 2 и 3.

Рисунок 1 показывает, что интенсивность излучения ночной атмосферы с увеличением энергии падает. В диапазоне энергий 3–5 кэВ светится вся ночная атмосфера, причем наиболее ярко в Южном полушарии в областях Тихого и Индийского океанов. В Северном полушарии наиболее яркое свечение наблюдается в высоких широтах. На более низких широтах интенсивность свечения слабее и на карте 5–8 кэВ просматриваются районы, где это свече- ние вообще отсутствовало. При энергии >8 кэВ прибор регистрировал сигналы только в районах РПЗ, границы которых четко просматриваются на картах для 8–16 и 16–31 кэВ.

Наблюдаются сезонные особенности свечения атмосферы в разных ее районах: на картах 3–5 кэВ видны границы полярного дня в течение лета (рис. 2) и зимы (см. рис. 3); летом свечение ночной атмосферы в интервале 3–5 кэВ (рис. 2) на северных широтах 30-60 ° (граница полярного дня) намного слабее, чем от ее остальной части. Из рис. 2 и 3 видно, что излучение с энергией >8 кэВ вне РПЗ отсутствует.

На картах 5–8; 8–16 и 16–31 кэВ (см. рис. 2) виден «разрыв» РПЗ в Северном полушарии от Атлантики до Чукотки.

Рис . 1. Карта свечения ночной атмосферы Земли в ка налах 3–5, 5–8, 8–16, 16–31 кэВ за период с 23.03 2002 по 23.03.2003.

Рис . 2. Карта свечения ночной атмосферы Земли в ка налах 3–5, 5–8, 8–16, 16–31 кэВ за период с 23.03 2002 по 23.03.2003, лето .

В . М . Панков , В . Л . Прохин , Н . Г . Хавенсон , и др .

Рис . 3. Карта свечения ночной атмосферы Земли в ка налах 3–5, 5–8, 8–16, 16–31 кэВ за период с 23.03 2002 по 23.03.2003, зима .

Рис . 4. Карта ночного свечения , лето .

«Разрыв» не наблюдается зимой (см. рис. 3) и ближе к минимуму солнечной активности отсутствует даже летом 2004 г. (рис . 4). В Южном полушарии подобных «разрывов» при смене сезона не наблюдалось .

Вариации РПЗ в Северном полушарии летом 2002 г., возможно, объясняются высоким уровнем солнечной активности, при котором происходит наибольшая деформация магнитосферы Земли. Скорее всего, «разрыв» возник в 2001 г. в эпоху солнечного максимума. РПЗ восстановился на высоте наблюдения после сентября 2002 г. при снижении уровня солнечной активности и сохранялся до конца эксперимента. Слабое свечение с энергией <5 кэВ в области «разрыва» (см. рис. 2), вероятно, обусловлено галактическими космическими лучами.