Jordens strålingsbælte (ERB), eller Van Allen-bæltet, er regionen i det nærmeste ydre rum nær vores planet, som ligner en ring, hvori der er gigantiske strømme af elektroner og protoner. Jorden holder dem med et dipolmagnetisk felt.
Åbning
RPZ blev opdaget i 1957-58. videnskabsmænd fra USA og USSR. Explorer 1 (billedet nedenfor), den første amerikanske rumsatellit, der blev opsendt i 1958, har leveret meget vigtige data. Takket være et ombord-eksperiment udført af amerikanerne over jordens overflade (i en højde af omkring 1000 km) blev der fundet et strålingsbælte (internt). Senere, i en højde af omkring 20.000 km, blev en anden sådan zone opdaget. Der er ingen klar grænse mellem de indre og ydre bælter - den første går gradvist over i den anden. Disse to radioaktivitetszoner adskiller sig i partiklernes ladningsgrad og deres sammensætning.
Disse områder blev kendt som Van Allen-bælterne. James Van Allen er en fysiker, hvis eksperiment hjalp demopdage. Forskere har fundet ud af, at disse bælter består af solvinden og ladede partikler af kosmiske stråler, som tiltrækkes af Jorden af dens magnetfelt. Hver af dem danner en torus omkring vores planet (en form, der ligner en doughnut).
Mange eksperimenter er blevet udført i rummet siden dengang. De gjorde det muligt at studere de vigtigste funktioner og egenskaber ved RPZ. Ikke kun vores planet har strålingsbælter. De findes også i andre himmellegemer, der har en atmosfære og et magnetfelt. Van Allen Radiation Belt blev opdaget takket være amerikanske interplanetariske rumfartøjer nær Mars. Derudover fandt amerikanerne den nær Saturn og Jupiter.
Dipolmagnetisk felt
Vores planet har ikke kun Van Allen-bæltet, men også et dipolmagnetisk felt. Det er et sæt magnetiske skaller indlejret inde i hinanden. Strukturen af dette felt ligner et kålhoved eller et løg. Den magnetiske skal kan forestilles som en lukket overflade vævet af magnetiske kraftlinjer. Jo tættere skallen er på midten af dipolen, jo større bliver magnetfeltstyrken. Derudover øges det momentum, der kræves for, at en ladet partikel kan trænge ind i den udefra.
Så, den N'te skal har partikelmomentumet P . I det tilfælde, hvor partiklens indledende momentum ikke overstiger P , reflekteres det af magnetfeltet. Partiklen vender derefter tilbage til det ydre rum. Det sker dog også, at den ender på den N. skal. I dette tilfældehun er ikke længere i stand til at forlade den. Den fangede partikel vil blive fanget, indtil den spreder sig eller kolliderer med den resterende atmosfære og mister energi.
I magnetfeltet på vores planet er den samme skal placeret i forskellige afstande fra jordens overflade på forskellige længdegrader. Dette skyldes misforholdet mellem magnetfeltets akse og planetens rotationsakse. Denne effekt ses bedst over den brasilianske magnetiske anomali. I dette område falder magnetiske kraftlinjer ned, og fangede partikler, der bevæger sig langs dem, kan være under 100 km i højden, hvilket betyder, at de vil dø i jordens atmosfære.
RPG-sammensætning
Inde i strålingsbæltet er fordelingen af protoner og elektroner ikke den samme. Den første er i den indre del af den, og den anden - i den ydre. Derfor troede forskerne på et tidligt stadium af undersøgelsen, at der var eksterne (elektroniske) og interne (proton) strålingsbælter på Jorden. I øjeblikket er denne udtalelse ikke længere relevant.
Den mest betydningsfulde mekanisme til generering af partikler, der fylder Van Allen-bæltet, er henfaldet af albedo-neutroner. Det skal bemærkes, at neutroner skabes, når atmosfæren interagerer med kosmisk stråling. Strømmen af disse partikler, der bevæger sig i retning fra vores planet (albedo-neutroner), passerer uhindret gennem Jordens magnetfelt. Men de er ustabile og henfalder let til elektroner, protoner og elektron-antineutrinoer. Radioaktive albedokerner, som har høj energi, henfalder inde i indfangningszonen. Sådan fyldes Van Allen bæltet op med positroner og elektroner.
ERP og magnetiske storme
Når stærke magnetiske storme begynder, accelererer disse partikler ikke bare, de forlader Van Allens radioaktive bælte og løber ud af det. Faktum er, at hvis konfigurationen af det magnetiske felt ændres, kan spejlpunkterne nedsænkes i atmosfæren. I dette tilfælde vil partiklerne, der mister energi (ioniseringstab, spredning), ændre deres pitch-vinkler og derefter forsvinde, når de når de øvre lag af magnetosfæren.
RPZ og nordlys
Van Allens strålingsbælte er omgivet af et plasmalag, som er en fanget strøm af protoner (ioner) og elektroner. En af årsagerne til et sådant fænomen som nordlys (polar) er, at partiklerne falder ud af plasmalaget, og også delvist fra det ydre ERP. Aurora borealis er emissionen af atmosfæriske atomer, som exciteres på grund af kollision med partikler, der er faldet ud af bæltet.
RPZ Research
Næsten alle de grundlæggende resultater af undersøgelser af sådanne formationer som strålingsbælter blev opnået omkring 1960'erne og 70'erne. Nylige observationer ved hjælp af orbitale stationer, interplanetariske rumfartøjer og det nyeste videnskabelige udstyr har gjort det muligt for videnskabsmænd at få meget vigtig ny information. Van Allen bælterne rundt om Jorden fortsætter med at blive studeret i vores tid. Lad os kort tale om de vigtigste resultater på dette område.
Data modtaget fra Salyut-6
Forskere fra MEPhI i begyndelsen af 80'erne af forrige århundredeundersøgte strømmene af elektroner med et højt energiniveau i umiddelbar nærhed af vores planet. For at gøre dette brugte de det udstyr, der var på Salyut-6 orbitalstationen. Det gjorde det muligt for forskere meget effektivt at isolere strømmen af positroner og elektroner, hvis energi overstiger 40 MeV. Stationens kredsløb (hældning 52°, højde omkring 350-400 km) passerede hovedsageligt under vores planets strålingsbælte. Den rørte dog stadig sin indre del ved den brasilianske magnetiske anomali. Når man krydsede denne region, blev der fundet stationære strømme bestående af højenergielektroner. Før dette eksperiment blev der kun registreret elektroner i ERP'en, hvis energi ikke oversteg 5 MeV.
Data fra kunstige satellitter i "Meteor-3"-serien
Forskere fra MEPhI udførte yderligere målinger på kunstige satellitter på vores planet i Meteor-3-serien, hvor højden af cirkulære baner var 800 og 1200 km. Denne gang er enheden trængt meget dybt ind i RPZ'en. Han bekræftede resultaterne, der blev opnået tidligere på Salyut-6-stationen. Derefter opnåede forskerne endnu et vigtigt resultat ved at bruge de magnetiske spektrometre installeret på Mir- og Salyut-7-stationerne. Det blev bevist, at det tidligere opdagede stabile bælte udelukkende består af elektroner (uden positroner), hvis energi er meget høj (op til 200 MeV).
Opdagelse af det stationære bælte af CNO-kerner
En gruppe forskere fra SNNP MSU i slutningen af 80'erne og begyndelsen af 90'erne af det sidste århundrede gennemførte et eksperiment med det formål atstudiet af kerner, der er placeret i det nærmeste ydre rum. Disse målinger blev udført under anvendelse af proportionale kamre og nukleare fotografiske emulsioner. De blev udført på satellitter i Kosmos-serien. Forskere har opdaget tilstedeværelsen af strømme af N-, O- og Ne-kerner i et område i det ydre rum, hvor en kunstig satellits kredsløb (en hældning på 52 °, en højde på omkring 400-500 km) krydsede den brasilianske anomali.
Som analysen viste, var disse kerner, hvis energi nåede adskillige tiere MeV/nukleon, ikke af galaktisk, albedo- eller soloprindelse, da de ikke kunne trænge dybt ind i vores planets magnetosfære med sådan energi. Så videnskabsmænd opdagede den unormale komponent af kosmiske stråler, fanget af magnetfeltet.
Lavenergiatomer i interstellart stof er i stand til at trænge igennem heliosfæren. Så ioniserer Solens ultraviolette stråling dem en eller to gange. De resulterende ladede partikler accelereres af solvindfronterne og når op på adskillige tiere af MeV/nukleon. De kommer derefter ind i magnetosfæren, hvor de fanges og fuldt ioniseres.
Kvasstationært bælte af protoner og elektroner
Den 22. marts 1991 opstod et kraftigt udbrud på Solen, som blev ledsaget af udslyngning af en enorm masse af solstof. Den nåede magnetosfæren den 24. marts og ændrede sit ydre område. Partikler fra solvinden, som havde høj energi, brød ind i magnetosfæren. De nåede det område, hvor CRESS, den amerikanske satellit, dengang var placeret. installeret på deninstrumenter registrerede en kraftig stigning i protoner, hvis energi varierede fra 20 til 110 MeV, såvel som kraftige elektroner (ca. 15 MeV). Dette indikerede fremkomsten af et nyt bælte. Først blev det kvasi-stationære bælte observeret på en række rumfartøjer. Men kun på Mir-stationen blev den undersøgt i hele dens levetid, hvilket er omkring to år.
Forresten, i 60'erne af forrige århundrede, som et resultat af, at nukleare anordninger eksploderede i rummet, opstod der et kvasi-stationært bælte, bestående af elektroner med lav energi. Det varede cirka 10 år. De radioaktive fragmenter af fission henfaldt, hvilket var kilden til ladede partikler.
Er der en RPG på månen
Vores planets satellit mangler Van Allens strålingsbælte. Derudover har den ikke en beskyttende atmosfære. Månens overflade er udsat for solvinde. Et stærkt soludbrud, hvis det skete under en måneekspedition, ville forbrænde både astronauterne og kapslerne, da der ville være en enorm strøm af stråling, der ville blive frigivet, hvilket er dødbringende.
Er det muligt at beskytte dig selv mod kosmisk stråling
Dette spørgsmål har været interessant for videnskabsmænd i mange år. I små doser har stråling, som du ved, praktisk t alt ingen effekt på vores helbred. Det er dog kun sikkert, når det ikke overstiger en vis tærskel. Ved du, hvad strålingsniveauet er uden for Van Allen-bæltet, på vores planets overflade? Sædvanligvis overstiger indholdet af radon- og thoriumpartikler ikke 100 Bq pr. 1 m3. Inde i RPZdisse tal er meget højere.
Selvfølgelig er strålingsbælterne i Van Allen Land meget farlige for mennesker. Deres effekt på kroppen er blevet undersøgt af mange forskere. Sovjetiske videnskabsmænd i 1963 fort alte Bernard Lovell, en kendt britisk astronom, at de ikke kendte et middel til at beskytte en person mod udsættelse for stråling i rummet. Dette betød, at selv de tykvæggede skaller fra sovjetiske apparater ikke kunne klare det. Hvordan beskyttede det tyndeste metal, der blev brugt i amerikanske kapsler, næsten som folie, astronauterne?
Ifølge NASA sendte den kun astronauter til månen, når der ikke var forventet udbrud, hvilket organisationen er i stand til at forudsige. Det var det, der gjorde det muligt at reducere strålingsfaren til et minimum. Andre eksperter hævder dog, at man kun groft kan forudsige datoen for store emissioner.
Van Allen-bæltet og flyvningen til månen
Leonov, en sovjetisk kosmonaut, gik ikke desto mindre ud i det ydre rum i 1966. Han var dog iført et supertungt blysæt. Og efter 3 år hoppede astronauter fra USA på månens overflade, og åbenbart ikke i tunge rumdragter. Måske har NASA-specialister gennem årene formået at opdage et ultralet materiale, der pålideligt beskytter astronauter mod stråling? Flugten til månen rejser stadig mange spørgsmål. Et af hovedargumenterne fra dem, der mener, at amerikanerne ikke landede på det, er eksistensen af strålingsbælter.
