Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб | Вс |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
29 | 30 | 31 |
Группа российских физиков показала, что в приповерхностном слое на освещенной стороне Деймоса — второго по величине спутника Марса — происходит формирование пылевой плазмы. Заряженная пыль на марсианских спутниках несет угрозу для работы посадочных модулей будущих миссий к этим объектам. Ученые определили характеристики пылевых частиц и электрических полей, в которых формируется пылевая плазма, и обнаружили, что из-за малой гравитации над поверхностью Деймоса поднимаются существенно более крупные пылевые частицы, чем над поверхностью Луны. Работа опубликована в журнале Plasma Physics Reports.
Поверхность марсианских спутников покрыта пылью, которая состоит из крупинок реголита, образовавшегося в результате микрометеороидной бомбардировки. Слабая гравитация усиливает роль пыли на Деймосе, поскольку даже небольшое возмущение, связанное с посадкой исследовательского аппарата, может привести к формированию массивного пылевого облака над поверхностью. Деймос фактически не имеет атмосферы, поэтому его поверхность заряжается под действием электромагнитного излучения Солнца и плазмы солнечного ветра, чего по большому счету не происходит с космическими объектами, покрытыми атмосферой, как Земля. При взаимодействии с солнечным излучением, вследствие фотоэффекта, поверхностью и пылевыми частицами испускаются электроны. В результате грунт и отдельные пылевые частицы положительно заряжаются и начинают электростатически отталкиваться — пыль поднимается над поверхностью.
«Когда мы рассматриваем Фобос и Деймос, можно учитывать только электростатическое взаимодействие пыли с поверхностью. Такое приближение по нашим расчетам должно хорошо работать для этих объектов. По аналогии с Луной в случае с Деймосом можно ожидать, что основная часть пылевых частиц содержится именно в приповерхностном слое. Образование пылевой плазмы здесь связано с зарядкой пылевых частиц, их взаимодействием с заряженной поверхностью Деймоса, последующим подъемом и движением заряженной пыли», — говорит соавтор работы доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики МФТИ, заведующий лабораторией плазменно-пылевых процессов в космических объектах ИКИ РАН, Сергей Попель.
«На Луне слой реголитовой пыли на поверхности составляет около 4 сантиметров. Чаще всего встречаются частички пыли размером 50-70 микрон. В связи с тем, что гравитация на Луне достаточно большая по сравнению с Фобосом и Деймосом, из-за электростатического взаимодействия могут подниматься над поверхностью в основном частички до 100 нанометров в размере. Поэтому их тяжело обнаружить, но вред здоровью они могут причинить очень большой, вызвав у космонавта заболевания верхних дыхательных путей, типа силикоза»
In fact, it is generally accepted that dust above the lunar surface represents a part of a plasma−dust system (see, e.g., [4–16])
Группа российских физиков показала, что в приповерхностном слое на освещенной стороне Деймоса — второго по величине спутника Марса — происходит формирование пылевой плазмы. Заряженная пыль на марсианских спутниках несет угрозу для работы посадочных модулей будущих миссий к этим объектам. Ученые определили характеристики пылевых частиц и электрических полей, в которых формируется пылевая плазма, и обнаружили, что из-за малой гравитации над поверхностью Деймоса поднимаются существенно более крупные пылевые частицы, чем над поверхностью Луны. Работа опубликована в журнале Plasma Physics Reports.
Поверхность марсианских спутников покрыта пылью, которая состоит из крупинок реголита, образовавшегося в результате микрометеороидной бомбардировки. Слабая гравитация усиливает роль пыли на Деймосе, поскольку даже небольшое возмущение, связанное с посадкой исследовательского аппарата, может привести к формированию массивного пылевого облака над поверхностью. Деймос фактически не имеет атмосферы, поэтому его поверхность заряжается под действием электромагнитного излучения Солнца и плазмы солнечного ветра, чего по большому счету не происходит с космическими объектами, покрытыми атмосферой, как Земля. При взаимодействии с солнечным излучением, вследствие фотоэффекта, поверхностью и пылевыми частицами испускаются электроны. В результате грунт и отдельные пылевые частицы положительно заряжаются и начинают электростатически отталкиваться — пыль поднимается над поверхностью.
«Когда мы рассматриваем Фобос и Деймос, можно учитывать только электростатическое взаимодействие пыли с поверхностью. Такое приближение по нашим расчетам должно хорошо работать для этих объектов. По аналогии с Луной в случае с Деймосом можно ожидать, что основная часть пылевых частиц содержится именно в приповерхностном слое. Образование пылевой плазмы здесь связано с зарядкой пылевых частиц, их взаимодействием с заряженной поверхностью Деймоса, последующим подъемом и движением заряженной пыли», — говорит соавтор работы доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики МФТИ, заведующий лабораторией плазменно-пылевых процессов в космических объектах ИКИ РАН, Сергей Попель.
«На Луне слой реголитовой пыли на поверхности составляет около 4 сантиметров. Чаще всего встречаются частички пыли размером 50-70 микрон. В связи с тем, что гравитация на Луне достаточно большая по сравнению с Фобосом и Деймосом, из-за электростатического взаимодействия могут подниматься над поверхностью в основном частички до 100 нанометров в размере. Поэтому их тяжело обнаружить, но вред здоровью они могут причинить очень большой, вызвав у космонавта заболевания верхних дыхательных путей, типа силикоза».
In fact, it is generally accepted that dust above the lunar surface represents a part of a plasma−dust system (see, e.g., [4–16])
Possibility of the existence of a dusty plasma sheath-like structure in the region of lunar terminator is shown. The electric fields excited in the terminator region are demonstrated to be on the order of 300 V/m. These electric fields can result in rise of dust particles of the size of 2-3 μm up to an altitude of about 30 cm over the lunar surface that explains the effect of "horizon glow" observed at the terminator by Surveyor lunar lander.
A dusty plasma layer formed near the illuminated part of the surface of the Moon under the action of ultraviolet radiation, as well as fast and slow solar wind, has been numerically simulated. The numerical calculations including the photoemission properties of lunar regolith samples delivered to the Earth have been compared to estimates within known theoretical models. It has been shown that the flux of solar wind particles plays an important role in the formation of the surface photoelectron layer. The conditions of the charging and stable levitation of dust particles in the surface plasma layer of the Moon have been analyzed.
Численные расчеты с учетом фотоэмиссионных свойств образцов лунного реголита, доставленных на Землю, сопоставлены с оценками, сделанными на основе известных теоретических моделей. Показано, что поток частиц солнечного ветра играет важную роль при формировании приповерхностного фотоэлектронного слоя. Выполнен анализ условий зарядки и устойчивой левитации пылевых частиц в приповерхностном плазменном слое Луны.
Поверхность Луны, как и поверхность любого
другого космического тела, лишенного атмосферы,
подвергается воздействию солнечного ветра и уль-
трафиолетового (УФ) излучения, вызывающего фо-
тоэмиссию. В результате возникают заряд на поверх-
ности (на освещенной стороне он положителен, а на
ночной – отрицателен) и электрические поля вбли-
зи нее [1–3]. Частицы пыли из лунного реголита,
оказавшиеся в приповерхностной плазме благодаря
каким-либо механическим процессам (например, воз-
действию микрометеоритов или электростатических
сил), могут левитировать над поверхностью, обра-
зуя плазменно-пылевые облака [4]. Предположение о
электростатическом массопереносе лунной пыли бы-
ло высказано задолго до первого полета на Луну [5].
Первые экспериментальные данные, подтверждаю-
щие наличие левитирующих пылевых частиц над по-
верхностью Луны, были получены посадочным моду-
лем Surveyor-5 и астронавтами экспедиции Apollo-17
[6–8]. С агрессивным воздействием лунной пыли свя-
зывают одну из основных проблем будущих миссий
на Луну [9–11]. Заряженные микрочастицы лунного
реголита прилипают к любой поверхности, загряз-
няя ее и уменьшая срок работы механизмов и прибо-
ров [9, 11]. Кроме того, лунная пыль крайне опасна
для здоровья людей [10–12].
Результаты расчетов высоты зависания пылевой
частицы в зависимости от ее размера (диаметра)
для различных параметров солнечного ветра приве-
дены на рис. 5. Было найдено, что частицы, находя-
щиеся в приповерхностном плазменном слое, могут
устойчиво левитировать на высотах от zmin∼4 м
до zmax∼13 м в зависимости от их размера и па-
раметров окружающей плазмы. При этом устойчи-
вая левитация возможна только для частиц с разме-
ром меньше 2amax∼0.3 мкм. Верхняя граница вы-
сотного диапазона связана с наличием зоны отрица-
тельного электрического поля (см. рис. 3b), в кото-
ром невозможна левитация положительно заряжен-
ных частиц. Нижняя граница обусловлена высокой
концентрацией эмитированных с лунной поверхно-
сти фотоэлектронов, которые при попадании на пы-
левую частицу стремятся уменьшить ее заряд (см.
рис. 4) и препятствуют доминированию электроста-
тической силы над гравитационной.
A theoretical model that provides a self-consistent description of the concentrations of photoelectrons and dust particles located over the illuminated part of the lunar surface is presented. The model takes account of the observation point location and the effects of production of photoelectrons at the surfaces of the Moon and dust particles, the dynamics of dust particles in the electric and gravitational fields, and the charging of dust particles through their interaction with the solar radiation photons, the solar wind electrons and ions, photoelectrons, etc. An expression that describes the distribution of photoelectrons over the illuminated part of the lunar surface is obtained. The size and elevation distributions of the charged dust particles located over the illuminated part of the lunar surface are calculated for different angles between the local normal and the direction to the Sun.
…Dusty plasma in the region of the lunar terminator is considered. It is shown that, in this region, a structure resembling a plasma sheath forms near the lunar surface. This sheath creates a potential barrier, due to which electrons over the illuminated part of the Moon are confined by electrostatic forces. The width of the sheath-like structure is on the order of the ion Debye length. In this structure, significant (about several hundred V/m) electric f
The solar vacuum ultraviolet (VUV; < 200 nm) radiation induces photoemission from the surface of the Moon, Mercury, and other airless celestial bodies. This process charges the surface positively and generates a near-surface photoelectron plasma sheath. Solar activity is highly variable in the 70-100 nm range where the photoelectron yield peaks. Available data for high-resolution solar UV spectra and lunar grain photoelectric yield are combined to calculate the variation of photoelectron emission with solar activity. The results show that extreme solar flare conditions can increase photoelectron emission several fold. The consequence of higher photoelectron current is increased surface potential and stronger electric field that is likely to increase the electrostatic mobilization of lunar dust.
There is much evidence to show that lunar “horizon glow” and “streamers” observed at the terminator are caused by sunlight scattered by dust grains originating from the surface. The dust grains and lunar surface are electrostatically charged by the Moon’s interaction with the local plasma environment and the photoemission of electrons due to solar UV and X-rays. This effect causes the like-charged surface and dust particles to repel each other, and creates a near-surface electric field. Previous models have explained micron-sized dust observed at ˜10 cm above the surface, by suggesting that charged grains “levitate” in the local electric field; however this cannot account for observations of 0.1 μm-scale grains at ˜100 km altitude. In order to explain the high-altitude dust observations, we propose a dynamic “fountain” model in which charged dust grains follow ballistic trajectories, subsequent to being accelerated upward through a narrow sheath region by the surface electric field. These dust grains could affect the optical quality of the lunar environment for astronomical observations and interfere with exploration activities.
Иногда в городах в воробьиных гнездах можно обнаружить сигаретные окурки. Благодаря тому, что окурки содержат большое количество никотина и других токсичных веществ, включая следы пестицидов, они эффективно отпугивают все виды паразитов и других вредных насекомых. Это один из наглядных примеров изобретательного использования новых материалов.
Несколько лет назад двое новозеландских биологов в изумлении наблюдали за тем, как воробьи раз за разом открывали автоматическую раздвижную дверь кафетерия на автобусной станции. Некоторые птицы медленно пролетали мимо датчика и зависали перед ним, другие садились на датчик и наклонялись над ним, пока их голова не активировала сенсор. За 45 минут они проделали это 16 раз. Новая автоматическая дверь была установлена всего два месяца назад, но воробьи быстро разобрались, как она работает. Вся верхняя часть датчика была покрыта птичьим пометом.
Впоследствии тот же трюк в исполнении воробьев зафиксировали и в других частях Новой Зеландии. Один наблюдатель сообщил, что на его глазах воробей открыл двойную автоматическую дверь, ведущую в кафе Художественного музея Доуз в Лоуэр-Хатт. Через несколько минут он активировал оба датчика, чтобы вылететь наружу. Оказалось, что работники кафетерия хорошо знали этого воробья (они называли его Найджелом). Они сказали, что он самостоятельно открывает дверь вот уже девять месяцев. Хотя похожие автоматические двери с датчиками есть во многих странах, ниоткуда больше не поступало сообщений о том, что воробьи умеют их открывать.