Физика атома, атомного
ядра и элементарных 
частиц
52.(1). Космические лучи.
Первичные и вторичные космические лучи
Космическое пространство заполнено стабильны- ми микрочастицами: протонами, альфа-частица- ми, ядрами других элементов, а также электро- нами и позитронами с энергиями от 10 Мэв до 1020 эв и выше. Эти частицы называются пер- вичными космическими лучами.
Попадая в атмосферу Земли, первичные лучи вступают в многочисленные ядерные реакции, в результате которых образуются нейтроны, ста- бильные и нестабильные ядра, мюоны, пи-мезо- ны, гамма-кванты и другие частицы. Они назы- ваются вторичными космическими лучами.
Энергетический спектр первичных космических лучей
На начальном этапе развития ядерной физики, ког- да еще не было ускорителей, многие принципи- ально важные открытия были сделаны при ис- следовании космических лучей. В частности, в космических лучах в 1932 году был обнаружен позитрон, в 1937 году мюоны, в 1947 году пи-ме- зоны. В настоящее время в связи с созданием ускорителей роль космических лучей в ядерных исследованиях уменьшилась, но и в настоящее 
время космические лучи - единственный источ- ник частиц сверхвысоких энергий. Например, монополь Дирака, масса которого по оценкам должна быть ок. 1016 Гэв, сегодня может быть найден только в космических лучах. 
Солнечный ветер
Солнце постоянно испускает со своей поверхности по- токи плазмы. Над поверхностью Солнца имеется силь- но нагретая область (температура ок. 106 К), которая называется солнечной короной, состоящая из разре- женной полностью ионизованной плазмы (в основном протонов и электронов). Эта плазма постоянно расши- ряется в межпланетное пространство в виде солнечно- го ветра. Земля постоянно находится в этом плазмен- 
ном потоке; вблизи орбиты Земли скорость солнечного 
ветра составляет примерно 400 - 500 км/с, а концент- рация - примерно 6-8 электронно-протонных пар в 
1 см3. Во время солнечных вспышек этот поток возрас- тает в десятки раз. 
Магнитное поле Земли оказывает влияние на движение первич- ных космических лу- чей и солнечного вет- ра. Магнитные сило- вые линии сгущаются в области высоких широт, создавая в околоземном прост- ранстве конфигура- цию магнитной ло- вушки с пробками вблизи полюсов.
Примерный вид магнитного поля Земли. Геомагнитный полюс Земли смещен отно- сительно географического полюса примерно на 11о.
Магнитосфера Земли
Схема магнитосферы Земли в меридиональном сечении изображена на рисунке. Ма- гнитосфера несимметрична: на дневной стороне она под действием солнечного вет- ра сжата, а на ночной рас- тянута. На дневной стороне магнитосфера ограничена поверхностью, на которой давление потока частиц солнечного ветра уравнове- шивается магнитным давле-
нием. Эта поверхность называется фронтом стоячей ударной волны.
На ночной стороне магни- 
тосфера вытягивается в виде хвоста магнито-
сферы, который уходит на расстояния, превыша- ющие радиус орбиты Луны.
Радиационные пояса Земли
Те частицы, которые прони- кают внутрь магнитосферы, захватываются магнитным полем в ловушки, образуя так называемые радиаион-ные пояса Земли. Радиаци-онные пояса были открыты в 1958г при полетах первых искусственных спутников Земли. В настоящее время строение и состав этих поя- сов изучены достаточно хо- рошо. В этих ловушках час- тицы длительное время дви- жутся с севера на юг и об- ратно, вращаясь вокруг си- ловых линий и периодичес-ки отражаясь от магнитных пробок вблизи полюсов.
Траектория частицы пред-
ставляет собой винтовую линию с переменными значениями радиуса и ша- га вокруг силовой линии магнитного поля Земли.
Расположение радиационных поясов Земли. Цифры дают интенсивность радиации в относительных единицах.
Радиационных поясов два: внутренний и внешний. Внут- ренний пояс занимает пространство примерно от 1000 до 4500 км, а внешний примерно от 12000 до 36000 км над экватором (считая от поверхности Земли). В точках отра- жения вблизи полюсов Земли частицы подходят к по- верхности Земли значительно ближе: до 200 - 300 км.