2
Цена 10 коп.
(С) Издательство «Знание», 1974 г.
В течение долголетней истории развития науки о
космосе информация об исследуемых объектах получа-
лась исключительно путем наблюдений. Этим космиче-
ская наука отличалась от других наук, где главную
роль, как правило, играет эксперимент, т. е. активное
воздействие на протекание естественных физических
процессов. Переход от наблюдений к эксперименту
часто приводит к научным открытиям и изменению на-
ших старых взглядов на то или иное явление. Так, на-
пример, все наши представления об атомном ядре осно-
ваны на экспериментах по взаимодействию быстрых
частиц с ядрами, начало которым положил знаменитый
опыт Э. Резерфорда. Никакие тщательные наблюдения
радиоактивного распада или масс-спектроскопические
измерения не позволили бы даже приближенно подойти
к современным моделям атомного ядра.
До запуска первых искусственных спутников Земли
ситуация в космической физике была аналогична ситуа-
ции в науке о строении вещества до опыта Э.. Резерфор-
да. Положение коренным образом не изменилось и
после первых полетов космических аппаратов. При-
боры, установленные на спутниках и ракетах, позволили
измерять характеристики пространства в данной точке,
но методы оставались пассивными, т. е. эффекты, свя-
занные с возмущением среды, по-существу, не изуча-
лись.
В настоящее время активные эксперименты разви-
ваются в основном по пути создания в магнитосфере
плазменных образований различных типов и изучения
влияния этих образований на геомагнитное поле (высы-
пание частиц, вызывающее искусственные полярные сия-
ния, и развитие других геофизических явлений). Ряд
экспериментов в космосе уже выполнен, другие нахо-
дятся в стадии подготовки или обсуждения. Прежде
чем перейти к их рассмотрению, остановимся кратко на
некоторых общефизических вопросах, необходимых для
понимания происходящих в магнитосфере процессов.
3
Плазма в магнитном поле
Магнитосфера Земли заполнена плазмой, и поэтому
основными законами, управляющими процессами в
околоземном космическом пространстве, являются зако-
ны физики плазмы. Плазму часто называют четвертым
состоянием вещества, так как ее свойства отличаются
от свойств газов, жидкостей и твердых тел. Более всего
плазма похожа на газ, но ее нельзя отождествить с
газом ионизованных частиц. В обычном газе взаимодей-
ствие между частицами происходит только кратковре-
менно, когда они подлетают друг к другу на малое рас-
стояние. Остальное время частица газа движется прямо-
линейно, не ощущая поля других частиц. В плазме
каждая заряженная частица взаимодействует непрерыв-
но сразу с полями многих окружающих ее частиц, и
траектория частицы все время меняет свою кривизну.
Такой характер движения обусловлен дальнодействием
кулоновских сил (потенциал заряженной частицы убы-
вает обратно пропорционально расстоянию от нее).