Но, если бы всё происходило именно так,
то плотность и энергия менялась бы с периодичностью от нескольких дней
до нескольких недель, а наблюдения спутников в 1990-х годах показали,
что изменения происходят намного чаще. В результате теория о
происхождении электронов извне потерпела крах. Астрофизики выяснили, что
частицы образуются локально: электрическое поле внутри кольца
выталкивает электроны из ближайших атомов и разгоняет их до скоростей,
близких к световым. В таком случае плотность и энергия пояса Ван Аллена
менялась бы с периодичностью от нескольких секунд до нескольких часов,
что более-менее совпадало с наблюдениями.
"До некоторого времени спутники Земли не
были заточены под определение параметров радиационных поясов. Они не
могли рассмотреть кольца электронов с разных сторон, и потому их данных
было недостаточно для того, чтобы определить происхождение частиц и
того, что их ускоряет", — рассказывает соавтор исследования Хэрлан Спенс
(Harlan Spence) из университета Нью-Гэмпшира.
Но в 2012 году NASA запланировало запуск двух спутников-близнецов,
которые будут изучать только пояса Ван Аллена, рассматривая их с разных
углов и локаций. В первых числах октября 2012 года солнечная буря
истощила запас электронов на внешнем радиационном поясе. Тогда оба
спутника зафиксировали увеличение плотности электронов в тысячу раз
менее чем за 12 часов. Данные полноценно проанализировали лишь недавно.
"После того случая у нас появилась
возможность различить два разных способа ускорения частиц в поясах Ван
Аллена. С помощью этих спутников мы смогли заглянуть в их самое сердце",
— рассказывает Спенс.
Он и его коллеги полагают,
что частота электромагнитных волн в радиационном поясе совпадает с
частотой электронов, двигающихся в локальном магнитном поле. Это самое
простое объяснение ускорению частиц.
Локальные ускорения электронов,
обращающихся вокруг Земли, могут быть такими же, как в случае с более
крупными радиационными поясами — Юпитера или Сатурна и некоторых крупных
небесных тел за пределами Солнечной системы. Такие же кольца из
электронов могут быть и у звёзд, испускающих в большом количестве
рентгеновское излучение и имеющих сильное магнитное поле. Спенс считает,
что имея определённую модель ускорения частиц, можно будет изучать
похожие процессы и у других небесных тел.
О результатах своей работы астрофизики сообщили в статье, опубликованной в журнале Science.
Также по теме:
НАСА запустит зонды для изучения поясов Ван Аллена
Специалисты NASA обнаружили необъяснимый третий радиационный пояс Земли
Нейтронный детектор на орбите
Горячий поток солнечной плазмы принес на Землю магнитные бури | 
