Антропогенные электромагнитные воздействия на ионосферу

Из всех способов потребления электроэнергии особо выделяются энергозатраты на радиосвязь и СВЧ-печи (только в США работает более 20 млн. передатчиков и 8 млн. СВЧ-печей).

Электрозатраты на радиосвязь превратили Землю в мощный источник радиоизлучения (светимость нашей планеты в радиодиапазоне ярче Солнца), возрастающий поток электромагнитной энергии вверх приходится на ионосферу. Немалая часть этой энергии не отражается, а концентрируется в ионосфере, вызывая её дополнительные локальные разогревы. Эти разогревы электронного газа ионосферы снижают электронную концентрацию в области главного ионосферного максимума путём ускорения процессов, рекомбинации (между ионами О⁺ и молекулами N₂) и понижением электронной концентрации. При этом происходит не только резкое изменение естественных режимов состояния ионосферы (со всеми известными, а зачастую и неизвестными последствиями), но и нарушение радиосвязи за счёт антропогенных разогревов в зонах интенсивных радиотрасс.

Происходит «всплывание» электромагнитной энергии с линий высоковольтных электропередач. Токи промышленной частоты (50–60 Гц) генерируют низкочастотные электромагнитные волны, которые сильно поглощаются грунтом и преобразуют условия существования естественных электрических полей (особенно в городах).

Эта «подзарядка» грунтов имеет громадное значение в местах особых тектоно-физических условий, где локализуются возможности для вертикального энергоперетока. Имеются случаи, когда на участке с аномальной глубинной электропроводностью горных пород и при очень сильном геомагнитном возмущении потеря напряжения па ЛЭП достигает 100%.

Радиотехнические воздействия имеют широкое распространение и обладают громадной мощностью. Используется коротковолновый диапазон с мощностью от 6 до 360 МВт, а в импульсном режиме — до 1000 МВт (Москва). Работы по радионакачке ионосферы начаты в 1970 г. К 1993 г. коротковолновый радиоразогрев (в диапазоне частот 1,2–12,0 МГц) осуществляется в восьми пунктах Земли.

Антропогенное формирование сферы космического мусора

В последней четверти текущего века появился новый термин — космический мусор, отображающий и существо явления, и неистребимую человеческую особенность — перекладывать недоброкачественность своей деятельности на плечи всё той же окружающей среды, в данном случае — верхней атмосферы, ионосферы. Появление техногенного мусора на этих высотах обязано далеко идущей цели «осваивания» и «использования» космоса для закрепления успехов современной цивилизации.

Возникновение космического мусора — следствие технической реализации успешных (около 3 тыс. разрушающихся) и безуспешных (подрывов) выводов на орбиту космических ступеней, ракет, аппаратов. 49% от общего количества фрагментов такого мусора получено путём преднамеренного подрыва изделий на орбитах. Но бывают и непреднамеренные взрывы (пример — взрыв французской ракеты «Ариан» породил более 3 тыс. фрагментов). К настоящему времени в околоземном пространстве накопилось более 3,5 млн. фрагментов. По данным Совета национальной безопасности США, на орбитах высотой от 200 до 5500 км к 2010 году скопится 12 тыс.т мусора. Состав космического мусора ракетного происхождения: 43% — обломки спутников и подрывы; 21% — отработавшие космоаппараты, подрывы; 16% — отдельные элементы, подрывы; 15% — отработавшие ступени; 5% — работающие космоаппараты. Сейчас число фрагментов возрастает ежегодно на 5%, а мелких осколков — на 8–9%.

Наибольшее скопление космического мусора наблюдается на высотах в пределах от 100 до 1100 км от уровня океана. При этом в пределах 400–1000 км высоты сосредоточена максимальная концентрация космического мусора. Тепловая скорость атмосферного газа намного меньше скорости мусорочастиц (около 10 км/с). Если сравнить мусоросферу с метеоритными телами, пробивающими постоянно на высотах мусоросферы (в состоянии падения или рикошета), то окажется, что современная масса мусоросферы (около 3 тыс. т) тяжелее естественного метеорного вещества на этих высотах в 150 тыс. раз. Тормозящее значение мусоросферы уже замечено и, по оценкам Д.Кесслера, полёты будут невозможны через 20–30 лет. Очистка атмосферы до высоты 1000 км становится неизбежной даже по мотивам «дальнейшего осваивания» космоса. Самоочищение ионосферы от мусора тоже не неизбежно, но весьма длительно (от года для высот до 400 км до сотен лет для высот 1000 км). Работа по очищению ионосферы от мусора становится всё более безотлагательной, так как для спутника или другого космического аппарата встреча с осколком диаметром около 1 см уже катастрофична. При встрече с осколком особую опасность в составе мусоросферы представляют космоаппараты с радионуклидными и реакторными источниками энергии. К сожалению, все 38 радиационных спутников (31 спутник наш и 7 американских) локализованы на высотах 800–1100 км, то есть в интервале высот, где возможность столкновения с осколком наиболее высока. Запуск таких спутников опирался на представление, что время существования на этих высотах достаточно для остывания радиационных материалов до безопасных норм, то есть возможность столкновения не учитывалась. Следовательно, к общей энергетике мусоросферы (суммарная кинетическая энергия мусоросферы составляет около 3,6% от полной кинетической энергии газа на этих высотах) надо приплюсовать и радиационную энергию. Вероятность столкновения такого космоаппарата с фрагментом возрастает по мере накопления космического мусора. А такое столкновение привело бы к радиационной катастрофе.

Неясно происхождение модели интенсивного освоения космоса с аварийными и запланированными взрывами ракетоносителей и спутников на высотах 800–1000 км (всего 8–10 лет назад), поскольку всем космическим организациям известно, что на этих высотах имеется около 40 «потенциальных ядерных изделий». Столкновение спутника, оснащённого ядерным реактором, с обломком на высоте 1000 км произведёт тормозной импульс до 200 м/с, что приведёт к «приземлению» такого спутника в течение одного часа и будет сопровождаться «радиационным посевом».

Магнитосфера

Как и ионосфера, магнитосфера относится к плазменным оболочкам Земли. Планета Земля представляет собой магнит в составе Солнечной системы, магнитные силовые линии которого выходят из южного магнитного полюса (65° ю.ш., 139° в.д.) и вливаются в область северного магнитного полюса (77° с.ш., 102° з.д.) (рис.13).

Рис. 13. Магнитосфера Земли

Магнитосфера — область околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с потоками заряжённых частиц солнечного происхождения — солнечным ветром. Непрерывное воздействие солнечного ветра на магнитное поле Земли (со скоростью от 400 до 700 км/с) образует фронт ударной волны, за которой и образуется полость — магнитосфера.

Со стороны Солнца граница магнитосферы простирается на 7–10 земных радиусов от поверхности Земли. С ночной стороны отбрасываемые солнечным ветром силовые линии геомагнитного поля образуют шлейф (хвост), простирающийся далеко за орбиту Луны и достигающий орбиты Юпитера.

Магнитосфера представляет собой «мозг» планеты — орган, который преобразует космовоздействия, в основном солнечного ветра, в электромагнитную энергию.

Магнитосфера — тонкий электромагнитный каркас Земли, являющийся сложной и самодостаточной системой непрерывных взаимодействий разнородных плазм, электромагнитных и магнитно-акустических волн, широкого спектра энергичных частиц.