Pasek promieniowania Vanela Allena

Pas promieniowania Ziemi (RPG) lub pasa Vanela Allena jest obszarem najbliższej przestrzeni kosmicznej w pobliżu naszej planety, która ma kształt pierścienia, w którym znajdują się olbrzymie strumienie elektronów i protonów. Ziemia zachowuje je za pomocą pola magnetycznego dipola.

Odkrycie

RPG został odkryty w latach 1957-58. Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i ZSRR. "Explorer-1" (na zdjęciu poniżej), pierwszy amerykański satelita kosmiczny, uruchomiony w 1958 roku, dostarczył bardzo ważnych danych. Dzięki doświadczeniu na pokładzie przeprowadzonym przez Amerykanów na powierzchni Ziemi (na wysokości około 1000 km) został znaleziony pas promieniowania (wewnętrzny). Później, na wysokości około 20 000 km, odkryto drugą taką strefę. Nie ma wyraźnej granicy między pasami wewnętrznym i zewnętrznym – pierwsza stopniowo przechodzi w drugą. Te dwie strefy radioaktywności różnią się stopniem ładowania cząstek i ich składu.

Obszary te stały się znane jako paski Vanela Allena. James Van Allen jest fizykem, którego eksperyment pomógł odkryć je. Naukowcy odkryli, że te paski składają się z wiatru słonecznego i naładowanych cząstek promieni kosmicznych, które przyciągają do Ziemi przez pole magnetyczne. Każdy z nich tworzy torus wokół naszej planety (postać podobna do pączka w kształcie).

W kosmosie od tego czasu przeprowadzono wiele eksperymentów. Pozwalają nam zbadać główne cechy i właściwości RPG. Nie tylko nasza planeta ma paski promieniowania. Znajdują się one również w niebiańskich ciałach, które mają atmosferę i pole magnetyczne. Pas napędowy Vanela Allena został odkryty dzięki okrętom międzyplanetarnym USA z Marsa. Ponadto Amerykanie znaleźli to w Saturnie i Jowiszu.

Pole magnetyczne bodźców

Nasza planeta ma nie tylko pasek Vanela Allena, ale także pole magnetyczne dipola. Jest to zestaw magnetycznych muszli zagnieżdżonych wewnątrz siebie. Struktura tego pola przypomina głowę kapusty lub cebuli. Powłoka magnetyczna może być wyobrażona jako tkana powierzchnia tkana z linii magnetycznych. Im bliżej muszli znajduje się środek dipola, tym większa jest intensywność pola magnetycznego. Dodatkowo wzrasta tempo, które jest wymagane dla naładowanej cząstki wnikającej z zewnątrz.

Tak więc powłoka N ma pęd cząstkowy Pn. W przypadku, gdy początkowy pęd cząstki nie przekracza P _n , odbija pole magnetyczne. Cząsteczka powraca do kosmosu. Jednak zdarza się również, że znajduje się na N-tej muszli. W tym przypadku nie jest już w stanie tego zostawić. Uwięziona cząstka zostanie uwięziona dopóki nie rozproje się lub, po zderzeniu z resztą atmosfery, nie traci energii.

W polu magnetycznym naszej planety ta sama powłoka znajduje się w różnych odległościach od powierzchni Ziemi na różnych długościach. Wynika to z niedopasowania osi pola magnetycznego do osi obrotu planety. Ten efekt jest najbardziej widoczny nad brazylijską anomalią magnetyczną. W tym obszarze obniżają się magnetyczne linie siły i uwięzione cząstki poruszają się wzdłuż nich mogą mieć wysokość poniżej 100 km, co oznacza, że umierają w atmosferze ziemskiej.

Kompozycja RPG

Wewnątrz pasa promieniowania rozkład protonów i elektronów nie jest taki sam. Pierwsza jest w jej wewnętrznej części, a druga – na zewnątrz. Dlatego na wczesnym etapie badań naukowcy uważali, że istnieją zewnętrzne (elektroniczne) i wewnętrzne (protonowe) paski promieniowania Ziemi. Obecnie opinia ta nie ma znaczenia.

Najbardziej znaczącym mechanizmem produkcji pasów napełniających Van Allen jest rozkład neutronów albedo. Należy zauważyć, że neutrony powstają, gdy atmosfera oddziałuje z promieniowaniem kosmicznym. Przepływ tych cząstek poruszających się w kierunku od naszej planety (neutrony albedo) przechodzi przez pole magnetyczne Ziemi bez przeszkód. Są jednak niestabilne i łatwo rozkładają się na elektrony, protony i antymutrinole elektronowe. Jądra albedo radioaktywne, które mają wysoką energię, rozkładają się w strefie przechwytywania. W ten sposób pasek Vanela Allena uzupełnia się pozytonami i elektronami.

RPG i magnetyczne burze

Kiedy zaczynają się silne magnetyczne burze, cząstki te nie tylko przyspieszają, zostawiają radioaktywny pas Vanela, wystarczająco dużo na to spać. Chodzi o to, że jeśli zmieni się pole magnetyczne, punkty lustrzane mogą być zanurzone w atmosferze. W tym przypadku cząstki, utrata energii (straty jonizacji, rozproszenie) zmieniają kąt pochylenia, a następnie umierają, osiągając górne warstwy magnetosfery.

RPG i aurora borealis

Pasek promieniowania Vanwella jest otoczony warstwą plazmy, która odbiera strumienie protonów (jonów) i elektronów. Jednym z powodów takiego zjawiska jak północna (polarna) blask jest to, że cząstki wychodzą z warstwy plazmy, a także częściowo z zewnętrznej rpg. Northern Lights to promieniowanie atomów atmosferycznych, które są podekscytowane zderzeniem z cząstkami, które wylały się z pasa.

Studium RPG

Prawie wszystkie podstawowe wyniki badań takich formacji jak paski promieniowania otrzymano w przybliżeniu w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych. Ostatnie obserwacje wykorzystujące stacje orbitalne, okręty międzyplanetarne i najnowsze urządzenia naukowe pozwoliły naukowcom wyciągnąć bardzo ważne nowe informacje. Pasemka Van Allen na Ziemi wciąż studiuje się w naszych czasach. W skrócie omówimy najważniejsze osiągnięcia w tej dziedzinie.

Dane otrzymane z "Salyut-6"

Naukowcy z MEPhI na początku lat 80. ubiegłego wieku badali przepływ elektronów o wysokim poziomie energii w bezpośrednim sąsiedztwie naszej planety. Aby to zrobić, użyli sprzętu znajdującego się na stacji orbitalnej Salyut-6. Pozwoliło to naukowcom sprawnie wyizolować strumienie pozytonów i elektronów, których energia przekracza 40 MeV. Orbita stacji (nachylenie 52 °, wysokość około 350-400 km) przebiegała głównie poniżej pasa promieniowania naszej planety. Nadal jednak dotknęła części wewnętrznej z brazylijskiej anomalii magnetycznej. Na przecięciu tego regionu stwierdzono stacjonarne przepływy składające się z wysokoenergetycznych elektronów. W RPG przed tym eksperymentem rejestrowano tylko elektrony, których energia nie przekraczała 5 MeV.

Dane sztucznych satelitów "Meteor-3"

Naukowcy z MEPhI przeprowadzili kolejne pomiary na sztucznych satelitach naszej planety serii "Meteor-3", w których wysokość okrągłych orbit wynosiła 800 i 1200 km. Tym razem urządzenie głęboko penetruło RPG. Potwierdził wyniki uzyskane wcześniej w stacji Salyut-6. Następnie badacze uzyskali kolejny ważny wynik, stosując spektrometry magnetyczne zainstalowane na stacjach Mir i Salyut-7. Udowodniono, że wcześniej znaleziony stabilny pas składa się wyłącznie z elektronów (bez poziołów), których energia jest bardzo wysoka (do 200 MeV).

Odkrycie stacjonarnego pasa jądra CNO

Grupa badaczy z Instytutu Fizyki Jądrowej Uniwersytetu Moskiewskiego pod koniec lat 80. i na początku lat dziewięćdziesiątych przeprowadziła eksperyment zmierzający do zbadania jądra zlokalizowanego w najbliższej przestrzeni kosmicznej. Pomiary te przeprowadzono stosując proporcjonalne komory i emulsje jądrowe. Zostały przeprowadzone na satelicie serii Cosmos. Naukowcy odkryli obecność nukleotydów N, O i Ne w kosmosie, w których orbitę sztucznego satelity (nachylenie 52 °, wysokość około 400-500 km) przekroczyła anomalię brazylijską.

Jak wykazała analiza, te jądra, których energia osiągnęła kilkadziesiąt MeV / nukleonu, nie miała żadnego galaktycznego, albedycznego lub słonecznego, ponieważ nie mogły przeniknąć do magnetosfery naszej planety taką energią. Więc naukowcy odkryli anomalny składnik promieni kosmicznych wychwytywanych przez pole magnetyczne.

Atomy o niskiej energii w materii międzygwiezdnej mogą przeniknąć do heliosfery. Wtedy promieniowanie ultrafioletowe Słońca jonizuje je raz lub dwa razy. Uzyskane naładowane cząstki są przyspieszane na froncie wiatru słonecznego, osiągając kilkadziesiąt MeV / nukleonu. Potem penetrują do magnetosfery, w której są wychwycone i całkowicie zjonizowane.

Quasistyczny pas pasów i elektronów

W dniu 22 marca 1991 r. W Słońcu wybuchł potężny błysk, w połączeniu z wyrzuceniem ogromnej masy materii słonecznej. Osiągnął on magnetosferę do 24 marca i zmienił jej zewnętrzny obszar. Cząsteczki wiatru słonecznego, które miały dużą energię, wybuchały w magnetosferze. Dotarli do obszaru, w którym CRESS był wtedy amerykańskim satelitą. Zainstalowane na nim urządzenia rejestrowały ostry wzrost protonów, których energia wynosiła od 20 do 110 MeV, a także silne elektrony (około 15 MeV). Wskazało to pojawienie się nowego pasa. Po pierwsze, na kilku statkach obserwowano pas quasi-stacjonarny. Jednak tylko w stacji Mir był badany przez całe życie, czyli około dwóch lat.

Nawiasem mówiąc, w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku, w wyniku eksplozji urządzeń jądrowych w kosmosie pojawił się quasi-stacjonarny pas składający się z elektronów o małych energiach. Trwało to około 10 lat. Radioaktywne fragmenty rozszczepienia rozpadały się, co stanowiło źródło cząstek naładowanych.

Czy jest jakiś RPG na Księżycu

Satelita naszej planety nie ma pasa promieniowania Van Allen. Ponadto nie ma atmosfery ochronnej. Powierzchnia księżyca jest otwarta na słoneczne wiatry. Silny rozbłysk słoneczny, jeśli miało miejsce podczas wyprawy w Księżyc, spopielałby zarówno astronautów, jak i kapsułek, gdy wylano olbrzymi strumień promieniowania, który jest śmiertelny.

Czy można chronić się przed promieniowaniem kosmicznym

To pytanie stało się przedmiotem zainteresowania naukowców od wielu lat. W małych dawkach promieniowanie, jak wiadomo, praktycznie nie ma wpływu na stan naszego zdrowia. Jest to bezpieczne tylko wtedy, gdy nie przekracza pewnego progu. Czy wiesz, jaki poziom promieniowania poza pasem Van Allen leży na powierzchni naszej planety? Zwykle zawartość cząstek radonu i toru nie przekracza 100 Bq na 1 m ³ . Wewnątrz RPG te wskaźniki są znacznie wyższe.

Niewątpliwie paski promieniowania ziemi Van Allen są bardzo niebezpieczne dla ludzi. Ich wpływ na organizm badano przez wielu badaczy. Radzieccy naukowcy w 1963 roku powiedzieli Bernardowi Lowellowi, znanemu brytyjskiemu astronomowi, że nie znają sposobów ochrony osoby przed skutkami promieniowania w kosmosie. Oznaczało to, że nawet grubościenne muszle sowieckiego aparatu nie mogły sobie z tym radzić. Jak cienki metal jest używany w kapsułkach Amerykanów, prawie jak folia, zdolna chronić astronautów?

Zgodnie z zapewnieniem NASA, wysłało astronautów na Księżyc tylko wtedy, gdy nie spodziewano się, że ogniska, które organizacja jest w stanie przewidzieć. Dzięki temu możliwe było zminimalizowanie zagrożeń promieniotwórczych. Inni specjaliści twierdzą jednak, że można tylko przybliżać datę dużej emisji.

Pas Van Allen i lot na Księżyc

W 1966 r. Leonov, sowiecka kosmonauta, poszedł na otwartą przestrzeń. Jednak był ubrany w bardzo ciężki garnitur prowadzący. A w ciągu 3 lat astronauci z USA wskoczyli na powierzchnię księżycową, a wyraźnie nie w ciężkich garniturach. Być może eksperci z NASA przez lata udało się znaleźć ultralekki materiał, który niezawodnie chroni astronautów przed promieniowaniem? Lot na Księżyc wciąż budzi wiele pytań. Jednym z głównych argumentów tych, którzy uważają, że Amerykanie nie wylądowali na niej, jest istnienie pasów promieniowania.