Открытие космических лучей было сделано при полетах воздушных шаров. С тех пор вся история изучения космических лучей тесно связана с полетами на большие высоты. Естественно, что те исключительные возможности, которые были открыты перед наукой советскими конструкторами ракет, были использованы для исследования космического излучения. Как уже сообщалось в «Правде» 12 января с. г., на борту советской космической ракеты была установлена разнообразная аппаратура для изучения космических лучей. Эта аппаратура состояла из счетчиков заряженных частиц и люминесцентных счетчиков. С помощью этих приборов регистрировались рентгеновские лучи, гамма-лучи и электрически заряженные частицы различных энергий.

Измерялась также ионизация, создаваемая всеми видами излучения, и тем самым определялась степень вредности излучения на различных расстояниях от Земли. Последний вопрос имеет, помимо принципиального теоретического значения, также большой практический интерес. Дело в том, что существующие в космосе излучения должны быть тщательно изучены для успешной организации межпланетных полетов.

В настоящее время уже можно изложить результаты исследования космических лучей как вблизи Земли, так и на достаточно далеких расстояниях, а именно превышающих 100 000 километров от центра Земли.

На нашем первом рисунке изображена полученная при полете советской космической ракеты зависимость интенсивности излучения от расстояния до поверхности Земли. По горизонтальной оси отложена высота, а по вертикальной оси — интенсивность (в двух масштабах, отличающихся в 100 раз). За единицу принята ионизация, создаваемая первичными космическими лучами. Мы видим, что на расстояниях, больших 9 радиусов Земли, интенсивность практически не изменяется при дальнейшем удалении от Земли.

Рис. 1.

Разнообразие примененной для исследования аппаратуры позволило произвести анализ состава космического излучения в межпланетном пространстве. Оказалось, что практически все частицы обладают большой энергией, измеряемой сотнями миллионов электрон-вольт и существенно больше. Совсем иные условия существуют вблизи Земли. В данном случае мы под словами «вблизи Земли» понимаем области пространства, расположенные на расстоянии нескольких радиусов Земли. Как видно из кривой, в этих областях степень вредности излучения в сотни раз больше, чем в межпланетном пространстве. Анализ состава излучения в этом районе показал наличие рентгеновских лучей, возникающих при бомбардировке электронами корпуса контейнера с научной аппаратурой.

Таким образом, обнаружено, что вокруг Земли на расстояниях до 50 000 километров вращается большое количество электронов. Какова энергия этих электронов? Установленные на борту советской космической ракеты приборы позволили доказать, что энергия их весьма незначительна — 30-100 тысяч электрон-вольт. Благодаря тому, что энергия этих электронов сравнительно невелика, они могут быть поглощены небольшими слоями вещества, и, таким образом, имеется возможность защититься от вредного действия этого излучения. Интенсивность космических лучей на больших расстояниях от Земли (как видно из кривой) очень мала.

Рис. 2.

Сопоставляя новые результаты, полученные при полете советской космической ракеты, с предыдущими исследованиями космических лучей при полетах спутников, можно сделать ряд существенных выводов. Летом прошлого года на заседаниях ассамблеи Международного геофизического года нами были доложены результаты изучения космических лучей при полете спутников. Эти результаты показали, что Земля окружена двумя зонами интенсивного излучения. На втором рисунке показано расположение этих зон вокруг Земли. Между зонами есть пространство, где интенсивность излучения значительно меньше, чем в каждой из этих зон. Состав излучения в обеих зонах резко различен. Во внешней зоне мы имеем электроны сравнительно малых энергий. Во внутренней зоне господствуют частицы больших энергий. Есть основания предполагать, что это протоны.

Согласно законам движения частиц, обладающих электрическим зарядом, в магнитном поле Земли эти частицы двигаются по замкнутым траекториям, навиваясь на силовые линии магнитного поля. Полеты спутников и космической ракеты позволили наблюдать эти частицы на разных расстояниях от Земли и на разных силовых линиях. Так, например, с помощью спутников было измерено, сколько частиц имеется на высотах 400 и 1800 километров. Космическая ракета значительно расширила область исследований. Оказалось, что количество частиц резко растет по мере удаления от Земли. На высоте в 15 000 километров частиц в 700 раз больше, чем на высоте 400 километров (на той же силовой линии). Это означает, что из 700 частиц, существующих на высоте в 15 000 километров, лишь одна достигает малых высот, а все остальные 699 колеблются вдоль силовой линии, переходя из одного полушария в другое и обратно, не достигая малых высот.

Таким образом, получено экспериментальное доказательство, что движущиеся вокруг Земли электроны совершают колебательные движения. Они очень долго блуждают, будучи «заперты» в магнитную ловушку, созданную вблизи Земли ее магнитным полем. Эти явления аналогичны тем, которые происходят в установках, в которых физики пытаются создать термоядерную реакцию.

Таким образом, вокруг Земли возникает своеобразный ореол частиц, который мы назвали земным корпускулярным излучением. Как возникает это излучение? Сейчас идут интенсивные поиски процессов, приводящих к образованию земного корпускулярного излучения. Нами и А. И. Лебединским на ассамблее Международного геофизического года выдвигалась следующая гипотеза: Земля под действием космических лучей становится источником нейтронов; улетая от Земли, нейтроны частично распадаются. Так возникают электроны и протоны, пойманные в магнитную ловушку «вблизи» Земли.

Задача дальнейших исследований — раскрыть в полном объеме картину явлений, происходящих в космосе и в той его части, которая прилегает к Земле и видоизменяется под действием магнитного поля Земли. По-видимому, аналогичные ореолы из частиц существуют и вокруг других небесных тел, обладающих магнитным полем. Космические ракеты должны дать ответ, так ли это.

«Правда» от 6 марта 1959 г.