Левитация заряженных частиц пыли над поверхностью Луны, освещаемой Солнцем, довольно долгое время была загадкой для ученых. Исследователями из ВШЭ была разработана математическая модель, полностью объясняющая этот феномен для любой широты. Ученые впервые решили взять в расчет магнитосферу Земли – пространство, окружающее нашу планету. Полученные результаты играют важную роль в составлении плана полета экспедиций «Луна-25» и «Луна-27».Согласно опубликованному в Physics of Plasmas исследованию, в окружающей Луну плазме находятся частицы твердого вещества в пылеобразном состоянии. На самой поверхности планеты эти частицы становятся положительно заряженными благодаря воздействию электронов, фотонов и ионов солнечного ветра. Поверхность спутника Земли также имеет положительный заряд, отталкивающий заряженные пылевые частицы, образующие ту самую пылевую плазму.
Исходя из полученных фактов, ученые предполагают, что образование пылевой плазмы происходит лишь на некоторой площади Луны (широты более 76°). Но, считается, что пылевая плазма видна над всей освещенной частью спутника нашей планеты. Была разработана физико-математическая модель движения плазмы с учетом влияния хвоста магнитосферы Земли.
Процесс образования магнитосферы Земли заключается во взаимодействии магнитного поля планеты и космических частиц, которые отклоняются от своей траектории под воздействием этого поля, образуя особую область несимметричной формы вокруг Земли. Дневная сторона области равна 8-14 земным радиусам, ночная имеет вытянутую форму и длину в несколько сот радиусов Земли. Именно она и формирует магнитный хвост.
Четвертую часть своего пути по орбите Луна находится как раз под влиянием хвоста магнитосферы нашей планеты, который и заставляет заряженные частицы передвигаться от полярной области к экваториальной части Спутника. Затем, под влиянием гравитационной и электростатической сил, частицы начинают хаотичное движение вверх и вниз, пока не перейдут в состояние левитации.
Как объясняет профессор НИУ ВШЭ Сергей Попель, миссии «Луна-25» и «Луна-27» нацелены на изучение свойств пылевой плазмы на поверхности нашего спутника. Перед этим ученые проведут дополнительные расчеты и исследования.
Дальнейшие исследования в этой области, по мнению ученых, должны учитывать еще и наклон орбиты, и наклон оси Земли и ее спутника, а также более точные цифры для магнитного хвоста нашей планеты.
