В результате исследований советскими искусственными спутниками серии «Космос», автоматическими станциями серии «Зонд», космическими станциями серии «Протон», искусственными спутников земли серии «Прогресс», «Метеор», «Молния», АМС серии «Марс» и «Венера», а также советским «Луноходом-1» на поверхности Луны в период с 1961 по 1972 годы, получены следующие впечатляющие результаты:
зарегистрировано значительное (превышающее фон примерно в 100 тысяч раз) и продолжительное возрастание интенсивности солнечных корпускулярных потоков в областях полетов к Луне, Марсу и Венере, где отсутствует или минимально магнитное поле, и отсутствует атмосфера; в пересчете на эквивалентную дозу это облучение порядка 10 100 Зв, что абсолютно смертельно; именно поэтому советские ученые выступили с заявлением о невозможности полетов к Луне в тех условиях 60-х и 70-х годов; когда еще не была создана необходимая защита;
благодаря длительным измерениям с помощью спутников «Космос» определены возможные дозы радиации на высотах около 300 км в зависимости от условий геомагнитной и солнечной активности; на основании этих данных была доказана безопасность в радиационном отношении полетов для МКС и для космических кораблей «Восток» и «Восход»;
результаты измерений позволили получить детальную картину планетарного распределения радиации и создать первые дозиметрические карты для малых высот внутренней и внешней зон радиационного пояса;
первым советским спутником, целиком посвященным исследованию этой проблемы, стал «Космос-3», а затем аналогичный ему «Космос-5», датчики спутников могли эффективно регистрировать потоки с энергией от 100 эВ до 10 кэВ и электроны с энергиями от 40 эВ до 50 кэВ;
кроме корпускулярных датчиков на спутниках были установлены счетчики Гейгера, экранированные свинцом; счетчики регистрировали протоны с энергией, превышающей 50 МэВ, рентгеновское и гамма-излучение с энергией, превышающей 100 кэВ;
к первой группе относятся протоны внутренней зоны радиации с энергией около 50 МэВ, регистрируемые потоки которых составляли примерно 10
4
-2
-1
вторая группа электроны с энергией около 100 кэВ, составляющие основную компоненту внутренней и внешней зоны радиационного пояса; их суммарные потоки достигали значений 20 · 10
7
-2
-1
третья группа электроны средних энергий (около 15 кэВ), заметные интенсивности которых наблюдались лишь выше 500 км и на высоких широтах;
хотя поток коротковолнового излучения Солнца составляет малую часть общего потока солнечного излучения (весь поток короче 0,3 нм составляет около 1,5% полного потока, а поток излучения, скажем, короче 10 нм еще в 10
4
5
в области спектра короче 0,3 нм расположены характерные спектральные линии ряда элементов, входящих в состав фотосферы Солнца; более коротковолновое ультрафиолетовое и рентгеновское излучения исходят из хромосферы и короны Солнца.
выявлены медленные вариации, связанные с 11-летним циклом солнечной активности, более быстрые вариации в масштабе солнечных суток, земных суток и часов и совсем быстрые в масштабе минут и секунд;
есть многочисленные данные, указывающие на связь многих процессов на Земле с периодическими изменениями солнечной активности, коротковолновое излучение Солнца стало одним из основных объектов экспериментов, выполняемых на спутниках «Космос»;
одно из самых замечательных проявлений солнечной активности катастрофические процессы на Солнце, получившие название солнечных вспышек; обнаружено, что иногда в активных областях Солнца, связанных с магнитными пятнами, внезапно, обычно в течение нескольких секунд, сильно возрастает яркость участка поверхности Солнца, достигающего в сильных вспышках размера до 3 · 109 км2; с развитием радиоастрономии было установлено, что эти оптические вспышки, как правило, сопровождаются мощными всплесками радиоизлучения в диапазоне от сантиметровых до дека-метровых волн;
выяснилось, что оптические и радиовспышки сопровождаются огромным (до нескольких тысяч раз) усилением рентгеновского излучения Солнца, а также появлением очень жесткого излучения вплоть до нескольких сотен килоэлектронвольт; во время вспышек возникают потоки ускоренных частиц электронов и тяжелых ядер с энергиями от десятков килоэлектронвольт до релятивистских и выбросы сгустков плазмы;
оказалось, что вспышки очень сложное, комплексное явление; они оказывают весьма сильное воздействие на Землю; когда до Земли доходит рентгеновское излучение, нарушается состояние ионосферы, возникают провалы радиосвязи и ряд геофизических эффектов;
за время от одного часа до нескольких десятков часов частицы и плазменные сгустки от солнечных вспышек достигают Земли; частицы несут с собой радиационную опасность для космонавтов; плазменные сгустки нарушают магнитное поле планеты, вызывая магнитные бури;
продолжительность солнечной вспышки колеблется от нескольких минут до десятков минут, а иногда и часов;
за время сильной вспышки выделяется энергия до 10311032 эрг, что эквивалентно энергии 10
9
10
объем солнечной радиации, захватываемый сильной вспышкой, составляет до 10
29
3
3
3
3
как показали исследования академика А. Б. Северного, во время вспышки происходит перестройка локального магнитного поля, которая сопровождается высвобождением некоторого количества магнитной энергии;
исследования показали, что при спокойном Солнце интенсивность излучения в самом коротковолновом диапазоне 0,150,4 нм практически равна нулю и резко возрастает в момент микровсплеска рентгеновского излучения; излучение в диапазоне 0,440,65 нм меняется в меньших пределах, излучение же в мягком диапазоне (0,81,4 нм) в этих условиях меняется несущественно; возрастание интенсивности происходило почти одновременно в областях 0,150,4 и 0,440,65 нм;
измерения по рентгеновскому заходу за лимб высота рентгеновской активной области оказалась равной 2080 тыс. км и высота рентгеновской вспышки 2025 тыс. км; область рентгеновской вспышки обычно имела волокнистую структуру с угловым диаметром волокон около 10 угловых секунд, сходную со структурой областей оптических вспышек;
оптические вспышки располагались как раз над так называемыми активными областями нашего светила с характерными группами пятен, наблюдаемыми с помощью наземных оптических средств; интересно, что в ряде случаев выявлено наличие у одной вспышки двух центров, примерно одинаковых по яркости; расстояние между ними составляло около 6 угловых минут.
наличие в начальной стадии направленных потоков ускоренных электронов в области вспышки нашло непосредственное экспериментальное подтверждение; при этом поступление ускоренных электронов длится в больших вспышках в течение нескольких минут;
полученные данные находятся в согласии с развитой С. И. Сыроватским теоретической моделью солнечных вспышек; при перестройке магнитного поля во времени в короне появляется электрическое поле, вызывающее дрейф плазмы, возникает цилиндрическая ударная волна, сходящаяся к нейтральной линии магнитного поля; начинает течь сильный электрический ток, нагревающий плазму до температуры, близкой к 10 млн. градусов, и возникает интенсивное мягкое рентгеновское излучение; дрейф плазмы влечет за собой появление турбулентности, что сопровождается уменьшением проводимости плазмы происходит разрыв токового слоя и возникает сильный градиент электрического поля; в результате появляются ускоренные потоки частиц электронов и протонов;