470
U
LJU
Т
и
о
474
КЛ из Галактики. Направление макс, интенсивности
ГКЛ с энергией £"к>1017 эВ соответствует появлению дрейфового потока попер╦к силовых линий галактич. маги, поля. Возможно, для этих энергий источники КЛ в пашей Галактики уже не эффективны и к Земле приходят К Л из др. галактик.
Н:*-за высокой изотропии ГКЛ наблюдения у Земли не позволяют однозначно установить, где они рождаются и как распределены во Вселенной, Ответить на эти вопросы смогла радиоастрономия в связи с открытием космич. стшхротронного излучения в диапазоне радиочастот /~10:≈10й Гц, В галактич. магц. полях релятивистские электроны движутся подобно др. заряж. частицам высокой энергии (протонам и более тяж╦лым ядрам), но в отличие от них, благодаря малок массе, интенсивно излучают радиоволны и тем самым обнаруживают себя в удал╦нных частях Галактики, являясь индикаторами КЛ вообще. Релятивистские электроны занимают протяж╦нную область, охватывающую всю Галактику и назг галактическим гало.
Кроме общего галактич. радиоизлучения были обнаружены дискретные его источники: оболочки сверхновых зв╦зд) пульсары, ядро Галактики, квазары. Естественно ожидать, что все эти объекты являются источниками КЛ. Магн. поля указанных объектов отличаются большой напряж╦нностью, поэтому электроны в таких полях могут генерировать также рснтг. излучение синхротронной природы, к-рое да╦т дополнит, информацию об источниках КЛ.
Важным индикатором источников КЛ является космич. гамма-излучение, возникающее за счет распада нейтральных пионов, образующихся при столкновениях КЛ с частицами межзв╦здного газа. Гамма-лучи не подвержены воздействию магн, полей, поэтому направление их прихода непосредственно указывает на источник КЛ. В отличие от наблюдаемого внутри Солнечной системы почти изотропного распределения КЛ, распределение гамма-излучения по небу оказалось весьма неравномерным и подобным распределению сверхновых зв╦зд по галактич. долготе. Этот факт свидетельствует и пользу гипотезы о том, что сверхновые являются источником КЛ. В пользу сверхновых как осн. источника КЛ говорят также оценки их энерговыделения при вспышках. Полная мощность всех источников КЛ в Галактике составляет ~5х Х104° эрг-С"1. Эиерговыделение при вспышке одной сверхновой обычно считается 104&≈10е1 эрг. Сверхновые в Галактике вспыхивают в среднем каждые 10≈ 30 лет, так что ср. мощность их эыерговыделения составляет 1040≈3 -1042 эрг -с~г. Т. о., сверхновые являются наиб, вероятными источниками ГКЛ. Но не следует исключать нек-рого вклада др. галактич. источников КЛ, в частности пульсаров, где возможно ускорение до весьма высоких энергий, ядра, где идут взрывные процессы, взрывам сверхновых. КЛ с £К>Ю17 эВ, скорее всего, ускоряются во внегалактич. источниках.
Механизмы ускорения. Вопрос об ускорении частиц до высоких энергии (превращении энергии маги, поля и движений плазмы в унергию быстрых частиц} в деталях ещ╦ дал╦к от окончат, решения. Однако в общих чертах принципиальная сторона процесса ускорения ясна. Чтобы свершился элементарный акт при-ращепия энергии заряж. частицы, необходим источник энергии в виде электрич. поля. В космнч. плазме не могут существовать сколько-нибудь значит, электро-статич. поля, к-рые бы ускоряли зарнж. частицы за сч╦т разности потенциалов между точками ноли. Но В плазме могут возникать электрич. поля импульсного или индукционного характера* Импульсные электрич. поля появляются, напр., при разрыве нейтрального токового слоя, возникающего в области пересоединения магн. полей противоположной полярности. Индукционное электрич. поле появляется при увеличении напряж╦нности магн. поля со временем.
и галактич, аналогичные
Нач. стадия ускорения может быть также обусловлена взаимодействием частиц с электрич, полями плазменных волн в областях с интенсивным турбулентным движением плазмы (см. Взаимодействие частиц с волнами), В отличие от регулярного ускорения в полях импульсного или индукционного типа, ускорение плазменными волнами имеет статистич. характер, К числу статистич. относится также модель Ферми, в к-рой ускорение происходит при столкновениях частиц с движущимися магн. пеоднородностямн («облаками»). Аналогична природа ускорения частиц при их взаимодействии с сильными ударными волнами, в частности при сближении двух ударных волн, образующих отражающие магн. «стенки» для ускоряемых частиц.
В межзвездной среде статистич. ускорение, по-ипдпмому, неэффективно, за исключением, возможно, частиц сравнительно малых энергий (£к<1≈3 ГэВ). В оболочках сверхновых наблюдаются интенсивные турбулентные движения, поэтому эффективность ста-тнстпч. ускорения должна повышаться.
Общим свойством всех ускорит, механизмов является падающий характер формируемого ими спектра КЛ. Но на этом сходство кончается. Несмотря на интенсивные теорстич. и эксперим, исследования, пока не найден универсальный механизм ускорения или комбинации механизмов, к-рые могли бы объяснить всо особенности спектра и зарядового состава КЛ. По-видимому, в космосе существует нек-рая иерархия ускорит, механизмов, к-рые работают в разл. комбинациях или в разл. последовательности в зависимости от конкретных условий в области ускорения. (Подробнее о механизмах ускорения см. в ст. Ускорение заряженных частиц.}
Наряду с огромной ролью КЛ в астрофизич. процессах, необходимо отметить их значение для изучения дал╦кого прошлого Земли (истории климата, эволюции биосферы и т. д.) и для решения нек-рых практнч. задач современности (обеспечение радиац. безопасности космич. пол╦тов, оценка возможного вклада К Л в метеоэффекты и т. п.). Осн. вклад в общий радиац. фон у орбиты Земли вносят солнечные КЛ.
Лит.: Гинзбург В. Л., Сыроватсний С. И., Происхождение космических лучей, М., 1963; М и р о ш н и-ч ей к о Л. И., Космические лучи в межпланетном пространстве, М., 1973; Дорман Л. И., Экспериментальные и теоретические основы астрофизики космических лучей. М., 1075; Мурз и и В. С,, Введение в физику космических лучей, М., 197Р; Топтыгин И. Н., Космические лучи в межпланетных магнитных полях, М., 1983; Мирошниченко Л. И., П е т р о D В. М., Динамика радиационных условий в космосе, М., 1985. Л. И. Мирошниченко.
КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ. В астрономии и динамике космического пол╦та употребляются понятия тр╦х К. с.
Первой К, с. (круговой скоростью) нач. наименьшая нач. скорость, к-рую нужно сообщить телу, чтобы оно стало ИСЗ. Она равна скорости кругового движения на данной высоте над Земл╦й,
т. е. Г1 = уг(д./гт где ^ ≈ произведение постоянной тяготения на массу Земли (массой ИСЗ можно пренебречь}, г ≈ геоцентрич. расстояние ИСЗ, На поверхности Земли У!=«7,9 км/с.
Второй К. с. (параболич. скоростью) наз. наименьшая нач. скорость, к-рую нужно сообщить телу, чтобы оно, начав движение вблизи поверхности Земли, преодолело земное притяжение. Она, очевидно, совпадает со скоростью параболич. движения
на данном геоцентрич. расстоянии, т. е. У2=У~2ц/г≈
^=V"2 \\. У поверхности Земли она составляет ок. 11,2 км/с.
Понятия круговой п параболич. скоростей применяются п для др. планет (тогда ц ≈ произведение постоянной тяготения на массу планеты), а также обобщаются на случай относит, движения двух космич. тел, изаимодействующих по закону всемирного тяго*
