Свечение ночной атмосферы земли в мягком рентгене

УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
В.М. ПАНКОВ, В.Л. ПРОХИН, Н. Г. ХАВЕНСОН,
А.А. ГУСЕВ, Г.И. ПУГАЧЕВА
Институт Космических Исследований РАН
СВЕЧЕНИЕ НОЧНОЙ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
В МЯГКОМ РЕНТГЕНЕ
Полупроводниковый спектрометр РПС-1 [1] из CdTe предназначался для регистрации и спектрометрии потоков рентгеновского излучения в диапазоне энергий 3 – 31,5 кэВ в составе КНА «КОРОНАС-Ф», запущенного 31.07.2001г. на
орбиту высотой около 500 км и наклонением – 830. Когда КА заходил в тень Земли, прибор регистрировал вариации мягкого рентгеновского излучения верхней
ночной атмосферы, а также реакцию детектора на энергичные заряженные частицы.
Рентгеновское излучение Земли в околоземное космическое пространство 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, исходящих от этих источников и их сезонную зависимость. На рис.1 показаны карты излучения ночной атмосферы, полученные за год с 23.03.2002г. по 23.03.2003г. в интервалах энергий 3 – 5; 5–8;
8–16 и 16 – 31,5 кэВ и за периоды северного лета с 23.03.2002 - 23.09 2002
(Рис.2) и зимы с 23.09.2002 - 23.03 2003 (рис. 3).
Рис. 1. Карты свечения ночной атмосферы Земли, 23.03.2002-23.03.2003г
Рис.2
Рис.1 показывает, что интенсивность излучения ночной атмосферы с
увеличением энергии падает. В диапазоне энергий 3 – 5 кэВ светится вся
204
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
ночная атмосфера, причем наиболее ярко в южном полушарии в районах
Тихого и Индийского океанов. В северном полушарии наиболее яркое
свечение в высоких широтах. В более низких широтах интенсивность свечения слабее и на карте 5–8 кэВ просматриваются районы, где это свечение вообще отсутствовало. При энергии > 8 кэВ прибор регистрировал
сигналы только в районах РПЗ, границы которых четко просматриваются
на картах 8 – 16 и 16 – 31 кэВ.
Рис. 3
Рис.4
Наблюдаются сезонные особенности в свечении атмосферы в разных
ее районах: на картах 3 – 5 кэВ видны границы полярного дня в течении
лета (Рис.2) и зимы на севере (рис. 3); летом свечение ночной атмосферы
в 3 – 5 кэВ (рис. 2) на северных широтах от 300 - 600 (граница полярного
дня) намного слабее, чем от ее остальной части. Карта 5 – 8 кэВ (рис. 2)
показывает, что излучение с энергией > 5 кэВ в значительной части северного полушария летом не наблюдается.
На картах 5– 8; 8–16 и 16 – 31 кэВ виден “разрыв” границы северного
РПЗ от Атлантики до Чукотки. Эта граница восстанавливается зимой
(Рис.3), а также летом 2004 г. ближе к минимуму солнечной активности
(Рис.4). Южная граница РПЗ устойчива при смене сезона. “Разрыв” границы РПЗ на высоте 500 км в северном полушарии возможно объясняется
известным эффектом нагрева верхней атмосферы Земли ультрафиолетом
Солнца, который естественно интенсивнее летом, и особенно вблизи максимума солнечной активности: атмосфера поднимается и, из-за ее более
высокой плотности на данной высоте, низкоэнергичные частицы РПЗ,
находящиеся там (и их тормозное излучение) поглощаются. Например,
летом 2004, вдали от максимума солнечной активности, северная граница
внешнего пояса не имеет “разрывов”. Слабое 3 – 5 кэВ свечение в области
“разрыва” вероятно вызвано возбуждением молекул атмосферы галактическими космическими лучами и последующим восстановления молекулярного состояния.
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9
205
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
Список литературы
1. Панков В.М., Прохин В.Л., Шкуркин Ю.Г. и др. Рентгеновский полупроводниковый
(CdTe) спектрометр для исследований солнечных вспышек и их предвестников. //Изв. Вузов.
Радиофизика. 1996. Т. 34. № 11–12. C.1500–1505.
206
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9