Физики объяснили, почему на Луне образуются левитирующие скопления пыли

Российские физики выяснили, что существование левитирующих скоплений пыли на видимой стороне Луны связано с длительностью лунного дня и взаимодействиями между магнитным полем Земли и электрически заряженными частицами материи. Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал Physics of Plasmas, кратко об этом пишет пресс-служба НИУ ВШЭ.

"Сейчас планируются миссии "Луна-25" и "Луна-27", они будут изучать свойства пыли и пылевой плазмы у поверхности Луны. Для их успеха необходимы предварительные исследования. В частности, мы объяснили, как происходит перенос пыли над лунной поверхностью с учетом влияния магнитных полей в хвосте магнитосферы Земли", – рассказал один из авторов работы, профессор НИУ ВШЭ Сергей Попель.

Поверхность Луны и многих других спутников планет Солнечной системы, в том числе Фобоса и Деймоса покрыта тонким слоем из пыли, которая представляет собой перемолотые остатки микрометеоритов и небольших астероидов. Ученые предполагают, что эти частицы представляют опасность как для здоровья участников экспедиций на эти миры, так и для работы электронных приборов посадочных систем.

Как объясняют Попель и его коллеги, эта опасность связана с тем, что пыль на Луне и спутниках Марса периодически отрывается от их поверхности, приобретает электрический заряд и начинает парить над поверхностью планеты. В результате этого она будет часто "прилипать" к обшивке космических кораблей и к скафандрам космонавтов. Следы существования этих опасных частиц можно увидеть на многих фотографиях "лунных закатов", на которых можно увидеть светящуюся пелену, расположенную у горизонта Луны.

Загадка лунной пыли

Физиков давно интересует, как возникают подобные облака заряженных частиц пыли и какие физические принципы управляют их последующими миграциями. Российские ученые получили ответ на этот вопрос в ходе изучения того, как на движения частиц пыли влияют два противоположно действующих физических феномена - гравитация Луны и магнитное поле Земли.

Первая сила заставляет частицы пыли постепенно падать на Луну, а вторая - способствует приобретению ими электрического заряда и заставляет их подниматься на высоту в несколько метров от поверхности естественного спутника Земли. В прошлом, ученые считали, что совместное действие и того, и другого феномена на частицы лунной пыли будет заставлять их колебаться в пространстве, однако в реальности лунные облака пыли чаще всего левитируют, висят на одной и той же высоте, а не движутся вверх и вниз.

Попель и его коллеги выяснили, что существование левитирующих скоплений пыли на Луне связано с двумя факторами - высокой продолжительностью лунного дня, который длится около 15 земных суток, а также с особыми взаимодействиями между заряженными частицами пыли и "магнитным хвостом" Земли. Благодаря его действию, облака левитирующей пыли могут существовать фактически во всех регионах видимого полушария Луны, а не только в некоторых его уголках.

Что интересно, расчеты российских ученых показали, что левитирующие облака из пыли не могут существовать на поверхности лун Марса, так как день на них длится меньше, чем требуется времени на затухание колебаний, которые порождаются действием притяжения Фобоса и Деймоса на заряженные частицы пыли. Эти различия в поведении Луны и марсианских естественных спутников необходимо учитывать при подготовке пилотируемых и роботизируемых миссий, подытожили ученые.