El cinturó de radiació terrestre (ERB), o el cinturó de Van Allen, és la regió de l'espai exterior més proper prop del nostre planeta, que sembla un anell, en el qual hi ha fluxos gegants d'electrons i protons. La terra els manté amb un camp magnètic dipolar.
Obertura
RPZ es va descobrir el 1957-58. científics dels Estats Units i de l'URSS. Explorer 1 (a la imatge de sota), el primer satèl·lit espacial dels EUA llançat el 1958, ha proporcionat dades molt importants. Gràcies a un experiment a bord realitzat pels nord-americans sobre la superfície de la Terra (a una altitud d'uns 1000 km), es va trobar un cinturó de radiació (interior). Més tard, a una altitud d'uns 20.000 km, es va descobrir una segona zona d'aquest tipus. No hi ha un límit clar entre els cinturons interiors i exteriors: el primer passa gradualment al segon. Aquestes dues zones de radioactivitat es diferencien pel grau de càrrega de les partícules i la seva composició.
Aquestes zones es van conèixer com els cinturons de Van Allen. James Van Allen és un físic l'experiment del qual els va ajudardescobrir. Els científics han descobert que aquests cinturons consisteixen en el vent solar i partícules carregades de raigs còsmics, que són atrets a la Terra pel seu camp magnètic. Cadascun d'ells forma un torus al voltant del nostre planeta (una forma que s'assembla a un bunyol).
Des d'aleshores s'han dut a terme molts experiments a l'espai. Van permetre estudiar les principals característiques i propietats de la RPZ. No només el nostre planeta té cinturons de radiació. També es troben en altres cossos celestes que tenen atmosfera i camp magnètic. El cinturó de radiació de Van Allen va ser descobert gràcies a la nau espacial interplanetària nord-americana prop de Mart. A més, els nord-americans el van trobar a prop de Saturn i Júpiter.
Camp magnètic dipol
El nostre planeta no només té el cinturó de Van Allen, sinó també un camp magnètic dipolar. És un conjunt de petxines magnètiques niuades unes dins de les altres. L'estructura d'aquest camp s'assembla a un cap de col o una ceba. La closca magnètica es pot imaginar com una superfície tancada teixida a partir de línies de força magnètiques. Com més a prop estigui la closca del centre del dipol, més gran serà la força del camp magnètic. A més, també augmenta l'impuls necessari perquè una partícula carregada la penetri des de l'exterior.
Així que l'enèsima capa té el moment de partícules P . En el cas que el moment inicial de la partícula no superi P , es reflecteix pel camp magnètic. Aleshores, la partícula torna a l'espai exterior. Tanmateix, també passa que acaba a l'enèsima shell. En aquest casella ja no la pot deixar. La partícula atrapada quedarà atrapada fins que es dissipi o xoqui amb l'atmosfera residual i perdi energia.
Al camp magnètic del nostre planeta, la mateixa closca es troba a diferents distàncies de la superfície terrestre a diferents longituds. Això es deu al desajust entre l'eix del camp magnètic i l'eix de rotació del planeta. Aquest efecte es veu millor sobre l'anomalia magnètica brasilera. En aquesta zona, les línies de força magnètiques baixen i les partícules atrapades que es mouen al llarg d'elles poden tenir una alçada inferior a 100 km, la qual cosa significa que moriran a l'atmosfera terrestre.
Composició RPG
Dins del cinturó de radiació, la distribució de protons i electrons no és la mateixa. El primer es troba a la part interior i el segon a l'exterior. Per tant, en una fase inicial de l'estudi, els científics creien que hi havia cinturons de radiació externs (electrònics) i interns (protons) de la Terra. Actualment, aquesta opinió ja no és rellevant.
El mecanisme més significatiu per a la generació de partícules que omplen el cinturó de Van Allen és la desintegració dels neutrons albedo. Cal tenir en compte que els neutrons es creen quan l'atmosfera interacciona amb la radiació còsmica. El flux d'aquestes partícules que es mouen en la direcció del nostre planeta (neutrons albedo) travessa el camp magnètic de la Terra sense obstacles. No obstant això, són inestables i es desintegren fàcilment en electrons, protons i antineutrins electrònics. Els nuclis d'albedo radioactius, que tenen una gran energia, es desintegren dins de la zona de captura. Així és com es reomple el cinturó de Van Allen amb positrons i electrons.
ERP i tempestes magnètiques
Quan comencen les tempestes magnètiques fortes, aquestes partícules no només s'acceleren, sinó que surten del cinturó radioactiu de Van Allen, vessant-ne. El fet és que si la configuració del camp magnètic canvia, els punts miralls es poden submergir a l'atmosfera. En aquest cas, les partícules, perdent energia (pèrdues d'ionització, dispersió), canvien els seus angles de pas i després moren quan arriben a les capes superiors de la magnetosfera.
RPZ i aurora boreal
El cinturó de radiació de Van Allen està envoltat per una capa de plasma, que és un corrent atrapat de protons (ions) i electrons. Una de les raons d'un fenomen com les llums boreals (polars) és que les partícules cauen de la capa de plasma, i també en part de l'ERP exterior. L'aurora boreal és l'emissió d'àtoms atmosfèrics, que s'exciten a causa de la col·lisió amb partícules que han caigut del cinturó.
Recerca RPZ
Gairebé tots els resultats fonamentals dels estudis de formacions com els cinturons de radiació es van obtenir al voltant dels anys 60 i 70. Observacions recents utilitzant estacions orbitals, naus espacials interplanetàries i els darrers equips científics han permès als científics obtenir informació nova molt important. Els cinturons de Van Allen al voltant de la Terra es continuen estudiant en el nostre temps. Parlem breument dels èxits més importants en aquesta àrea.
Dades rebudes de Salyut-6
Investigadors del MEPhI a principis dels anys 80 del segle passatva investigar els fluxos d'electrons amb un alt nivell d'energia a les proximitats immediates del nostre planeta. Per fer-ho, van utilitzar l'equip que hi havia a l'estació orbital Salyut-6. Va permetre als científics aïllar de manera molt efectiva els fluxos de positrons i electrons, l'energia dels quals supera els 40 MeV. L'òrbita de l'estació (inclinació 52°, altitud d'uns 350-400 km) passava principalment per sota del cinturó de radiació del nostre planeta. Tanmateix, encara va tocar la seva part interna a l'anomalia magnètica brasilera. En creuar aquesta regió, es van trobar corrents estacionaris formats per electrons d' alta energia. Abans d'aquest experiment, només es van registrar electrons a l'ERP, l'energia dels quals no superava els 5 MeV.
Dades de satèl·lits artificials de la sèrie "Meteor-3"
Investigadors de MEPhI van realitzar més mesures en satèl·lits artificials del nostre planeta de la sèrie Meteor-3, en els quals l'alçada de les òrbites circulars era de 800 i 1200 km. Aquesta vegada el dispositiu ha penetrat molt profundament a la RPZ. Va confirmar els resultats que es van obtenir anteriorment a l'estació de Salyut-6. Aleshores, els investigadors van obtenir un altre resultat important utilitzant els espectròmetres magnètics instal·lats a les estacions Mir i Salyut-7. Es va demostrar que el cinturó estable descobert anteriorment consta exclusivament d'electrons (sense positrons), l'energia dels quals és molt alta (fins a 200 MeV).
Descobriment del cinturó estacionari de nuclis CNO
Un grup d'investigadors de la SNNP MSU a finals dels anys 80 i principis dels 90 del segle passat va dur a terme un experiment destinat al'estudi dels nuclis que es troben a l'espai exterior més proper. Aquestes mesures es van dur a terme mitjançant cambres proporcionals i emulsions fotogràfiques nuclears. Es van dur a terme en satèl·lits de la sèrie Kosmos. Els científics han detectat la presència de corrents de nuclis N, O i Ne en una regió de l'espai exterior en què l'òrbita d'un satèl·lit artificial (una inclinació de 52 °, una altitud d'uns 400-500 km) va creuar l'anomalia brasilera.
Tal com va mostrar l'anàlisi, aquests nuclis, l'energia dels quals arribava a diverses desenes de MeV/nucleó, no eren d'origen galàctic, albedo o solar, ja que no podien penetrar profundament a la magnetosfera del nostre planeta amb aquesta energia. Així doncs, els científics van descobrir el component anòmal dels raigs còsmics, capturat pel camp magnètic.
Els àtoms de baixa energia de la matèria interestel·lar són capaços de penetrar a l'heliosfera. Aleshores la radiació ultraviolada del Sol els ionitza una o dues vegades. Les partícules carregades resultants són accelerades pels fronts de vent solar, arribant a diverses desenes de MeV/nucleó. Després entren a la magnetosfera, on són capturats i totalment ionitzats.
Cinturó quaestacionari de protons i electrons
El 22 de març de 1991 es va produir una potent erupció al Sol, que va anar acompanyada de l'ejecció d'una enorme massa de matèria solar. Va arribar a la magnetosfera el 24 de març i va canviar la seva regió exterior. Les partícules del vent solar, que tenien una gran energia, van irrompre a la magnetosfera. Van arribar a la zona on aleshores es trobava CRESS, el satèl·lit americà. instal·lat en ellEls instruments van registrar un fort augment dels protons, l'energia dels quals oscil·lava entre 20 i 110 MeV, així com electrons potents (uns 15 MeV). Això va indicar l'aparició d'un nou cinturó. En primer lloc, es va observar el cinturó quasi estacionari en diverses naus espacials. Tanmateix, només a l'estació de Mir es va estudiar durant tota la seva vida, que és d'uns dos anys.
Per cert, als anys 60 del segle passat, com a conseqüència de l'explosió de dispositius nuclears a l'espai, va aparèixer un cinturó quasi estacionari, format per electrons de baixes energies. Va durar aproximadament 10 anys. Els fragments radioactius de fissió es van desintegrar, que era la font de les partícules carregades.
Hi ha un joc de rol a la Lluna
El satèl·lit del nostre planeta no té el cinturó de radiació de Van Allen. A més, no té atmosfera protectora. La superfície de la lluna està exposada als vents solars. Una erupció solar forta, si es produís durant una expedició lunar, incineraria tant els astronautes com les càpsules, ja que s'alliberaria un corrent enorme de radiació, que és mortal.
És possible protegir-se de la radiació còsmica
Aquesta pregunta ha estat d'interès per als científics durant molts anys. En petites dosis, la radiació, com sabeu, pràcticament no té cap efecte sobre la nostra salut. Tanmateix, només és segur quan no supera un determinat llindar. Saps quin és el nivell de radiació fora del cinturó de Van Allen, a la superfície del nostre planeta? Normalment, el contingut de partícules de radó i tori no supera els 100 Bq per 1 m3. Dins de la RPZaquestes xifres són molt més altes.
Per descomptat, els cinturons de radiació de Van Allen Land són molt perillosos per als humans. El seu efecte sobre el cos ha estat estudiat per molts investigadors. Científics soviètics l'any 1963 van dir a Bernard Lovell, un conegut astrònom britànic, que no coneixien un mitjà per protegir una persona de l'exposició a la radiació a l'espai. Això significava que fins i tot les closques de parets gruixudes dels aparells soviètics no podien fer-hi front. Com va protegir els astronautes el metall més prim utilitzat a les càpsules americanes, gairebé com el paper d'alumini?
Segons la NASA, va enviar astronautes a la Lluna només quan no s'esperaven erupcions, cosa que l'organització és capaç de predir. Això és el que va permetre reduir al mínim el risc de radiació. Altres experts, però, argumenten que només es pot predir aproximadament la data de les grans emissions.
El cinturó de Van Allen i el vol a la lluna
Leonov, un cosmonauta soviètic, no obstant això, va anar a l'espai exterior el 1966. No obstant això, portava un vestit de plom súper pesat. I després de 3 anys, els astronautes dels Estats Units estaven s altant a la superfície lunar, i òbviament no amb vestits espacials pesats. Potser, al llarg dels anys, els especialistes de la NASA han aconseguit descobrir un material ultralleuger que protegeix de manera fiable els astronautes de la radiació? El vol a la lluna encara planteja moltes preguntes. Un dels principals arguments dels que creuen que els nord-americans no hi van aterrar és l'existència de cinturons de radiació.
