Недавно выяснилось, что Луна тоже обладает магнитными свойствами. Данные, полученные с автоматических зондов, рассказали ученым о том, что солнечный ветер обтекает Луну и взаимодействует с ней совершенно не так, как с Землей, потому что она, в отличие от нашей планеты, не имеет собственного магнитного поля. Но это ее совсем не останавливает…
Вокруг Земли поток солнечного ветра формирует магнитосферу — полость в форме огромной вытянутой капли, внутри которой проявляет себя геомагнитное поле. Головная часть всегда обращена к Солнцу, откуда набегает солнечный ветер, расстояние до ее границы 10-12 радиусов Земли, то есть порядка 70 тысяч километров. На ночной стороне Земли в антисолнечном направлении вытянут более чем на 200 земных радиусов длинный хвост магнитосферы, его протяженность более миллиона километров. И эта магнитосфера вместе с Землей летит по орбите, облекая Землю и защищая планету от губительных коротковолновых излучений.
Но это все магнитная оболочка Земли. А как обстоят дела со спутником нашей планеты? Достоверные экспериментальные сведения о магнитном поле Луны впервые были получены российскими учеными из Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской АН, когда в 1959 году стартовал первый удачный полет космического аппарата с Земли на Луну. Об этом нужно рассказать особо, поскольку эта космическая миссия впервые была оснащена научными приборами, которые телеметрически передавали научные данные в ЦУП во время полета от Земли к Луне, ибо судьба миссии была краткой — долететь до Луны и разбиться в жестком прилунении…
12 сентября 1959 года был осуществлен пуск ракеты-носителя Восток-Л, которая вывела на траекторию полета к Луне автоматическую межпланентную станцию (АМС) "Луна-2". АМС не имела собственной двигательной установки и просто разбилась 14 сентября 1959 года, впервые в мире достигнув поверхности Луны в районе Моря Ясности вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик. На поверхность Луны был доставлен вымпел с изображением герба Союза Советских Социалистических Республик! Дубликат вымпела Н. С. Хрущев вручил в качестве сувенира американскому президенту г-ну Эйзенхауэру во время поездки в США.
С точки зрения научных достижений это был первый удачный эксперимент. На АМС Луна-2 было установлено научное оборудование: сцинтилляционные счетчики, счетчики Гейгера, магнитометры, а также детекторы микрометеоритов. За магнитометры отвечал сотрудник ИЗМИРАН, руководитель лаборатории С. Ш. Долгинов — специалист по магнетизму планет. Телеметрические сигналы приборов были приняты успешно, однако сигналы магнитометров не показывали величины магнитного поля Луны! Эксперимент по измерению магнетизма Луны был проведен, и нужно было иметь уверенность в своих приборах и незаурядную смелость, чтобы сразу высказать свою точку зрения, как это сделал С. Ш. Долгинов. Он сказал, что у Луны нет собственного магнитного поля дипольной конфигурации! Результаты были опубликованы в российской научной печати. Так совершилось это первое открытие, определившее Луну как немагнитное космическое тело!
Прошли годы с тех первых шагов в космос. Теперь космические миссии множественны и разнообразны, в том числе по измерению магнитных полей в солнечном ветре и магнитосфере, на астероидах и других планетах. И сейчас можно изучить и обнаружить куда более тонкие эффекты и взаимодействия.
И вот недавно выяснилось, что не имеющая собственного магнитного поля Луна тем не менее влияет на магнитные поля в солнечном ветре, причем эти изменения выявляются в десятках тысячах километров от лунной поверхности. Это связано с особенностями обтекания Луны непрерывным потоком плазмы, несущейся прямо от Солнца, который очень изменчив, его параметры быстро варьируются. Меняется скорость и плотность частиц в набегающей плазме, а также межпланетное магнитное поле, несомое солнечным ветром, изменяющееся в пределах от единиц до десятков нТл.
Но почему же это все происходит, ведь у Луны нет магнитосферы из-за отсутствия собственного магнитного поля? Дело вот в чем: поток плазмы солнечного ветра беспрепятственно достигает поверхности спутника на освещенной стороне Луны. Но сам он, тем не менее, несет межпланетное магнитное поле от Солнца и является проводящей средой, структура и поведение которой при обтекании Луны оказалось намного сложнее, чем предполагали исследователи NASA, о чем сообщается в недавнем пресс-релизе.
Даже на расстояниях порядка 10 тысяч километров над поверхностью Луны регистрируются плазменные потоки ионов и электронов, создающие турбулентные возмущения в набегающем потоке солнечного ветра. Меняются параметры плазмы задолго до поверхности Луны. Эти явления турбулентности в солнечном ветре задолго до препятствия выявлены в данных многих космических аппаратов: американского зонда Lunar Prospector, японского спутника Kaguya (SELENE), китайского Chang′e-2, индийского Chandrayaan-1.
Космический зонд ARTEMIS, помимо изменений плотности и энергии электронов и ионов, зарегистрировал наличие электромагнитных и электростатических волн на еще более значительном расстоянии от Луны в потоке солнечного ветра. Эта область напоминает зону сжатой плазмы при обтекании препятствия, так называемого "форшока". Это явление возникает перед головной ударной волной в земной магнитосфере. Поскольку Луна, как было сказано выше, не имеет магнитосферы, это явление скорее всего надо отнести к особенностям обтекания плазмой препятствий.
Компьютерное моделирование плазменных процессов показало, что непосредственно у поверхности Луны под действием солнечных излучений при набегании плазменного потока возникают изменчивые электрические поля. Оказалось, что они могут ускорять электроны, высвобождаемые из электронных оболочек атомов ультрафиолетовыми лучами Солнца. Потоки ионов формируются из протонов солнечного ветра и испытывают обратное отражение под воздействием слабых магнитных полей остаточного намагничивания, которые сохранились в поверхностных породах спутника Земли в отдельных регионах лунной поверхности. Эти потоки ионов отражаются обратно в космос и напоминают струи фонтанов.
Электромагнитные поля остаточной намагниченности, проявляющиеся на расстояниях всего лишь нескольких метров от поверхности, стимулируют турбулентные возмущения в солнечном ветре за тысячи километров от Луны. Подобные явления могут иметь место в окрестностях иных тел Солнечной системы, у которых нет собственного глобального магнитного поля. Обтекание солнечным ветром таких препятствий выявило много неожиданных плазменных эффектов, требующих дальнейшего исследования.
Татьяна Вальчук