Луна
Фото: NASA

Ученые рассказали, что происходит на светлой стороне Луны

3480
22 февраля 2022

Исследователи ВШЭ разработали математическую модель, которая объясняет левитацию заряженных пылевых частиц над освещенной Солнцем поверхностью Луны практически для любых широт. В модели впервые учитывается влияние хвоста магнитосферы Земли — особого пространства вокруг нашей планеты. Полученные данные важны для планирования космических экспедиций «Луна-25» и «Луна-27».

Исследование опубликовано в журнале Physics of Plasmas.

Луну в космическом пространстве окружает плазма (ионизированный газ), которая содержит пылевые частицы твердой материи. На поверхности спутника Земли частицы пыли под воздействием фотонов, электронов и ионов солнечного ветра приобретают положительный заряд. Их взаимодействие с положительно заряженной поверхностью Луны приводит к тому, что они начинают отталкиваться, двигаться и образуют пылевую плазму.

Эти факторы позволяют предположить, что пылевая плазма на Луне должна образовываться лишь над некоторой частью поверхности Луны (в районе широт, больших, чем 76°). Однако ожидается, что пылевая плазма может наблюдаться над всей освещенной поверхностью планеты. Авторы статьи разработали физико-математическую модель движения пылевой плазмы, в которой важная роль принадлежит влиянию хвоста магнитосферы Земли. 

Деформация магнитосферы планеты звездным ветром
Фото: NASA / Деформация магнитосферы планеты звездным ветром

Магнитосфера нашей планеты образуется в результате взаимодействия ее магнитного поля с заряженными частицами из космоса. Под действием магнитного поля частицы, например, солнечного ветра отклоняются от своей первоначальной траектории и образуют область вокруг планеты. Она имеет несимметричную форму: с дневной стороны достигает размеров 8–14 земных радиусов, а с ночной — вытянута и образует магнитный хвост Земли длиной в несколько сотен земных радиусов.

Около четверти своей орбиты Луна находится в хвосте магнитосферы Земли, что влияет на движение частиц вдоль меридиана: под воздействием силы магнитного поля  они начинают двигаться из полярной области к экватору. 

Также на частицы оказывают воздействие гравитационная и электростатическая силы. Одна притягивает пылинку к поверхности, а другая, наоборот, отталкивает. Это приводит к колебаниям частиц вверх-вниз.

Затем частицы переходят в состояние левитации. Ученые связывают возникновение данного эффекта с большой продолжительностью светового дня на Луне: почти 15 земных суток. За это время процесс колебания частиц затухает и они успевают перейти в левитирующее состояние. Как пишут ученые, наблюдаются и противоположные явления. Так, на марсианских спутниках Фобос и Деймос время затухания колебаний пылинок больше продолжительности светового дня, поэтому они не успевают перейти в состояние левитации.

«Сейчас планируются миссии “Луна-25” и “Луна-27”, они будут изучать свойства пыли и пылевой плазмы у поверхности Луны. Для их успеха необходимы предварительные исследования, — объясняет профессор НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией плазменно-пылевых процессов в космических объектах ИКИ РАН Сергей Попель. — Сейчас, используя упрощенный подход, мы объяснили, как происходит перенос пыли над лунной поверхностью с учетом влияния магнитных полей в хвосте магнитосферы Земли. В дальнейших исследованиях необходимо будет дополнительно учесть наклон оси и наклон орбиты к плоскости земной орбиты как для Земли, так и для Луны, а также более точно учесть параметры плазмы хвоста магнитосферы».

Читайте нас в соцсетях: Twitter, Facebook, Telegram

Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости, читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте 

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Источник: ВШЭ

Всего комментариев: 0

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш email не будет опубликован.

20 − восемнадцать =

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: