Джеймс Ван Аллен обнаружил радиационные пояса, окружающие Землю и которые носят его имя, в 1950-х годах. С того момента ученые считали, что структура этих поясов является стабильной, постоянной, и представляет собой две вложенные тороидальные области, наполненные высокоэнергетическими частицами, разделенные «щелью», областью пространства, заполненной частицами с низкой энергией. Внутренний пояс Ван Аллена располагается на высотах от 1600 до 13000 километров выше поверхности Земли и состоит из высокоэнергетических протонов и электронов, а внешний пояс, располагающийся на высотах от 19 до 40 тысяч километров, состоит большей частью из высокоэнергетических электронов. Вся эта структура немного пульсирует и колеблется под воздействием солнечных ветров, но считается, что она постоянна и надежна, как, скажем, Луна.

Данные, собранные спутниками-двойниками RBSP (Radiation Belt Storm Probes), вынудили ученых пересмотреть свои устоявшиеся взгляды, оказывается, что пояса Ван Аллена гораздо более изменчивы, чем это можно себе представить.

Напомним, что НАСА произвело запуск двух идентичных спутников RBSP 30 августа 2012 года. Буквально на следующий день после запуска Солнце произвело огромный выброс массы материи кроны в космическое пространство и ученые в пожарном темпе были вынуждены включить все датчики спутников RBSP на месяц раньше запланированного срока. Инструментом, который был введен в онлайн-режим первым, оказался телескоп Relativistic Electron-Proton Telescope (REPT), который был разработан и создан командой из университета Колорадо, возглавляемой Дэном Бейкером (Dan Baker). И данные этого телескопа указали на присутствие еще одного радиационного поля, о существовании которого никто даже и не догадывался.

В своей работе, опубликованной в журнале «Science», Бейкер и его коллеги описали структуру нового радиационного пояса, которая по их словам «мерцала и колебалась, как пламя свечи на сильном ветру». С 3 по 5 сентября 2012 года, когда в небе над Землей сверкали ошеломляющие северные сияния, новый внешний пояс сжимался сам и заставлял сжиматься все внутренние радиационные пояса, которые образовали на высоте 13 — 16 тысяч километров достаточно плотное образование. Начиная с 7 сентября 2012 года внешний пояс расправился и пояса Ван Аллена снова образовали стройную структуру из трех вложенных друг в друга колец.

радиационные пояса
радиационные пояса

Телескоп Reletavistic Electron-Proton Telescope (REPT) показал, что внешний пояс состоит преимущественно из сверхвысокоэнергетических электронов, которые находятся на самом высоком краю энергетического диапазона этих частиц, от 6.2 до 7.5 МэВ.

Исследователи, буквально пораженные увиденным и сделанным открытием, наблюдали за развитием системы и процессами, происходящими в поясах Ван Аллена еще 30 дней. «Дополнительное кольцо из сверхвысокоэнергетических электронов сохранялось в течение этого времени с незначительными изменениями. Но, после 1 октября это кольцо, второе внешнее кольцо и низкоэнергетический разделительный промежуток разрушились и исчезли. Внутренний пояс оставался стабильным, «драма», происходящая наверху, его совершенно не затронула. И наконец, после 10 октября, второй внешний пояс начал восстанавливаться, и пояса Ван Аллена приобрели снова всем знакомые привычные очертания».

Первые «боевые» испытания телескопа REPT продемонстрировали то, что Бейкеру и его команде удалось создать высокостабильный, чувствительный и быстрый инструмент, производительности которого хватило для того, чтобы принять, переработать и передать на Землю огромный поток целостной информации, не содержащей «белых пятен». Телескоп обеспечил уникальную разрешающую способность во времени и пространстве картины распределения электронов в критическом энергетическом диапазоне от 1 до 20 МэВ. Именно такие возможности, значительно превосходящие необходимый минимум, позволили ученым зарегистрировать явления, ставшие для них полной неожиданностью.