Исследователи из ВШЭ рассказали, что происходит на светлой стороне Луны

❋ 4.8

Исследователи ВШЭ разработали математическую модель, которая объясняет левитацию заряженных пылевых частиц над освещенной Солнцем поверхностью Луны практически для любых широт. В модели впервые учитывается влияние хвоста магнитосферы Земли — особого пространства вокруг нашей планеты. Полученные данные важны для планирования космических экспедиций «Луна-25» и «Луна-27».

НИУ ВШЭ

# заряженные частицы

# Луна

# магнитное поле

# магнитосфера

Луна / ©Getty images / Автор: Ptolemocratia Acerronius

Исследование опубликовано в журнале Physics of Plasmas. Луну в космическом пространстве окружает плазма (ионизированный газ), которая содержит пылевые частицы твердой материи. На поверхности спутника Земли частицы пыли под воздействием фотонов, электронов и ионов солнечного ветра приобретают положительный заряд. Их взаимодействие с положительно заряженной поверхностью Луны приводит к тому, что они начинают отталкиваться, двигаться и образуют пылевую плазму.

Эти факторы позволяют предположить, что пылевая плазма на Луне должна образовываться лишь над некоторой частью поверхности Луны (в районе широт, больших, чем 76°). Однако ожидается, что пылевая плазма может наблюдаться над всей освещенной поверхностью планеты. Авторы статьи разработали физико-математическую модель движения пылевой плазмы, в которой важная роль принадлежит влиянию хвоста магнитосферы Земли.

Магнитосфера нашей планеты образуется в результате взаимодействия ее магнитного поля с заряженными частицами из космоса. Под действием магнитного поля частицы, например, солнечного ветра отклоняются от своей первоначальной траектории и образуют область вокруг планеты. Она имеет несимметричную форму: с дневной стороны достигает размеров 8–14 земных радиусов, а с ночной — вытянута и образует магнитный хвост Земли длиной в несколько сотен земных радиусов.

Деформация магнитосферы планеты звездным ветром / ©NASA

Около четверти своей орбиты Луна находится в хвосте магнитосферы Земли, что влияет на движение частиц вдоль меридиана: под воздействием силы магнитного поля они начинают двигаться из полярной области к экватору.

Также на частицы оказывают воздействие гравитационная и электростатическая силы. Одна притягивает пылинку к поверхности, а другая, наоборот, отталкивает. Это приводит к колебаниям частиц вверх-вниз. Затем частицы переходят в состояние левитации. Ученые связывают возникновение данного эффекта с большой продолжительностью светового дня на Луне: почти 15 земных суток.

За это время процесс колебания частиц затухает и они успевают перейти в левитирующее состояние. Как пишут ученые, наблюдаются и противоположные явления. Так, на марсианских спутниках Фобос и Деймос время затухания колебаний пылинок больше продолжительности светового дня, поэтому они не успевают перейти в состояние левитации.

«Сейчас планируются миссии “Луна-25” и “Луна-27”, они будут изучать свойства пыли и пылевой плазмы у поверхности Луны. Для их успеха необходимы предварительные исследования, — объясняет профессор НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией плазменно-пылевых процессов в космических объектах ИКИ РАН Сергей Попель.

— Сейчас, используя упрощенный подход, мы объяснили, как происходит перенос пыли над лунной поверхностью с учетом влияния магнитных полей в хвосте магнитосферы Земли. В дальнейших исследованиях необходимо будет дополнительно учесть наклон оси и наклон орбиты к плоскости земной орбиты как для Земли, так и для Луны, а также более точно учесть параметры плазмы хвоста магнитосферы».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».