С момента открытия пояса Ван Аллена в 1958 году ученые полагали, что он состоит из двух «колец» сильно заряженных частиц — внутреннего кольца преимущественно из протонов и внешнего кольца преимущественно из электронов.

В феврале этого года группа ученых сообщила об удивительном открытии ранее неизвестного третьего узкого кольца, которое на мгновенье появилось между внутренним и внешним кольцами в сентябре 2012 года и находилось там в течение месяца.

В новом исследовании ученые из Калифорнийского Университета успешно воспроизводят и объясняют беспрецедентное поведение этого третьего кольца, показывая, что его частицы составляют ультрарелятивистские электроны.

Ученым известно, что в околоземном пространстве присутствуют низкочастотные плазменные волны, колебания электрического и магнитного поля, которые называют низкочастотными хорами и шипением, слышимым на коротких волнах в радиоэфире. Эти волны способны как выбрасывать частицы радиационных поясов в атмосферу Земли, так и ускорять их до очень больших энергий. Но разогнанные до высоких скоростей частицы перестают быть в резонансе с этими волнами, и на них начинают действовать волны другого типа – ионно-циклотронные волны.

Теоретики под руководством Юрия Шприца смоделировали условия, предшествовавшие возникновению третьего радиационного пояса. «Мы поняли, что сначала был широкий внешний пояс, затем циклотронные волны во время шторма практически выбросили его частицы в атмосферу и он был потерян. От него и осталось это тонкое колечко, и, поскольку его частицы не взаимодействовали с низкочастотным шипением, оно смогло прожить еще месяц», – рассказал Шприц.

Тем временем частицы из солнечного ветра продолжали пополнять внешний пояс, поэтому, когда два спутника Van Allen Probes были отправлены в космос, ученые увидели сразу три радиационных пояса.

Результаты исследования были опубликованы 22 сентября в журнале Nature Physics.