Van Allenov sevalni obseg

Zemlja sevanje pasov (RPGova), Van Allen pas, ali - regija prostora najbližje okoli planeta, ki ima obliko obročev, ki so velikanski tokovi elektronov in protonov. Zemlja jih zadrži z dipolnim magnetnim poljem.

Odprtje

RPG je bil odkrit leta 1957-58. znanstveniki iz Združenih držav in ZSSR. "Explorer-1" (na sliki spodaj), prvi ameriški vesoljski satelit, ki se je začel leta 1958, je zagotovil zelo pomembne podatke. Zaradi vgrajenega eksperimenta Američanov na površini Zemlje (na nadmorski višini približno 1000 km) je bil odkrit sevalni pas (notranji). Kasneje, na nadmorski višini približno 20.000 km, je bilo odkrito drugo takšno območje. Med notranjim in zunanjim pasom ni jasne meje - prva se postopoma preide v drugo. Ti dve coni radioaktivnosti se razlikujejo glede na stopnjo polnjenja delcev in njihove sestave.

Ta območja so postala znana kot pasovi Van Allena. James Van Allen je fizik, katerega eksperiment je pomagal odkriti. Znanstveniki so ugotovili, da so ti pasovi sestavljeni iz sončnega vetra in zaračunanih delcev kozmičnih žarkov, ki jih zemlja privlači z magnetnim poljem. Vsak od njih tvori torus okoli našega planeta (številka, ki spominja na krof v obliki).

Odtlej v vesolju so bili opravljeni številni poskusi. Omogočili so raziskovanje glavnih značilnosti in lastnosti RPG. Ne samo, da naš planet ima sevalne pasove. Te so tudi v drugih nebesnih telesih, ki imajo atmosfero in magnetno polje. Van Allenov obsevalni pas je bil odkrit, zahvaljujoč medplanetarnim ladjam ZDA z Marsa. Poleg tega so Američani našli v Saturnu in Jupiterju.

Dipolno magnetno polje

Na našem planetu ni samo Van Allenov pas, temveč tudi dipolno magnetno polje. To je niz magnetnih lupin, ki so vgrajeni drug v drugega. Struktura tega polja je podobna glavi zelja ali čebule. Magnetno lupino lahko predstavljamo kot tkano površino, tkano iz močnostnih magnetnih linij. Bližje je lupina na sredino dipola, večja je intenzivnost magnetnega polja. Poleg tega se povečuje tudi zagon, ki ga potrebuje, da bi napolnjeni delec prodiral od zunaj.

Tako ima Nth lupina moment delcev P_n. V primeru, ko začetni zagon delca ne presega P_n, odraža magnetno polje. Delec se nato vrne v vesolje. Vendar pa se zgodi tudi, da je na N-ti lupini. V tem primeru ga ne more več zapustiti. Ujeti delec bo ujet, dokler se ne razpusti, ali trčenje z ostankom atmosfere ne izgubi energije.

V Ljubljani magnetno polje našega planeta, je ista lupina na različnih razdaljah od zemeljske površine na različnih dolžinah. To je posledica neusklajenosti osi magnetnega polja z osjo vrtenja planeta. Ta učinek je najbolj opazen v brazilski magnetni anomaliji. V tej regiji so magnetne linije sile spuščene in ujeti delci, ki se gibljejo vzdolž njih, so lahko pod 100 km nadmorske višine in tako izginjajo v kopenskem ozračju.

Sestava RPG

V pasu sevanja distribucija protonov in elektronov ni enaka. Prvi so v notranjem delu, drugi pa v zunanji. Zato so znanstveniki na zgodnji stopnji raziskave verjeli, da obstajajo zunanji (elektronski) in notranji (protonski) sevalni trakti Zemlje. Trenutno je to mnenje nepomembno.

Najpomembnejši mehanizem generiranja polnilnih pasov Van Allena je razpadanje nevtronov albedo. Treba je opozoriti, da se nevtroni ustvarjajo, ko vzdušje interagira kozmično sevanje. Pretok teh delcev, ki se gibljejo v smeri od našega planeta (nevtroni albde), neprestano prehaja skozi zemeljsko magnetno polje. Vendar so nestabilne in zlahka razpadle v elektrone, protone in elektronske antineutrino. Jedrci radioaktivnega albeda, ki imajo visoko energijo, se razpadajo znotraj območja zajemanja. Tako se Van Allenov pas napolni z pozitroni in elektroni.

RPG in magnetne nevihte

Kdaj se močno začne magnetne nevihte, ti delci niso le pospešeni, ampak zapustijo radioaktivni pas Van Allena, ki ga je zaspal. Bistvo je, da se lahko, če se spremeni konfiguracija magnetnega polja, zrcalne točke potopiti v ozračje. V tem primeru delci, ki izgubijo energijo (ionizacijske izgube, razprševanje), spremenijo kotni koti in nato umrejo, dosežejo zgornje plasti magnetosfere.

RPG in aurora borealis

Van Allenov obsevalni pas je obdan s plazemsko plastjo, ki je zajeta toka protonov (ionov) in elektronov. Eden od razlogov za tako pojav, kot je severni (polarni) sijaj, je, da delci izvirajo iz plazemske plasti, pa tudi delno iz zunanje RPG. Northern Lights je sevanje atmosferskih atomov, ki so vznemirjeni zaradi trka z delci, ki so se izlili iz pasu.

Študija RPG

Skoraj vsi osnovni rezultati študij takšnih oblik, kot so sevalni pasovi, so bili pridobljeni okoli šestdesetih in sedemdesetih let prejšnjega stoletja. Nedavna opazovanja z uporabo orbitalne postaje, medplanetarne ladje in najnovejša znanstvena oprema omogočajo znanstvenikom, da pridobijo zelo pomembne nove informacije. Van Allenovi pasovi okoli Zemlje se še naprej preučujejo v našem času. Na kratko, govorili bomo o najpomembnejših dosežkih na tem področju.

Podatki, prejeti od "Salyut-6"

Raziskovalci iz MEPhI v zgodnjih 80. letih prejšnjega stoletja so raziskovali pretok elektronov z visoko energijo v neposredni bližini našega planeta. Za to so uporabili opremo, ki je bila na orbitalni postaji Salyut-6. Znanstveniki so omogočili, da učinkovito izolirajo tok pozitronov in elektronov, katerih energija presega 40 MeV. Obratna postaja (naklon 52 °, nadmorska višina okoli 350-400 km) je pretežno potekala pod sevanjem našega planeta. Vendar pa se je še vedno dotaknil notranjega dela brazilske magnetne anomalije. Na presečišču tega območja so našli stacionarne tokove, ki so sestavljeni iz visokoenergetskih elektronov. V RPG pred tem eksperimentom so bili zabeleženi samo elektroni, katerih energija ni presegala 5 MeV.

Podatki o umetnih satelitih "Meteor-3"

Raziskovalci iz MEPhI so izvedli nadaljnje meritve na umetnih satelitih našega planeta "Meteor-3", v katerih je bila višina krožnih orbit 800 in 1200 km. Tokrat je bila naprava v RPG globoko vnesena. Potrdil je rezultate, ki so bili prej pridobljeni na postaji Salyut-6. Potem so raziskovalci dobili še en pomemben rezultat z uporabo magnetnih spektrometrov, nameščenih na postajah Mir in Salyut-7. Ugotovljeno je bilo, da je prej ugotovljen stabilen pas sestavljen izključno iz elektronov (brez pozitronov), katerih energija je zelo visoka (do 200 MeV).

Odkritje stacionarnega pasu jeder CNO

Skupina raziskovalcev iz MSU NIYAF v poznih 80-ih in zgodnjih 90-ih je izvedla eksperiment, katerega cilj je preučevanje jedra, ki se nahajajo v bližini prostora. Te meritve so bile izvedene z uporabo proporcionalnih komor in jedrskih fotoemulzij. Izvedeni so bili na satelitu serije Cosmos. Znanstveniki so odkrili prisotnost jedra potokov N, O in SV v prostoru, v katerem umetno satelitov (nagib 52 °, približno 400-500 km višine) seka brazilski anomalijo.

Kot je razvidno iz analize, so ta jedra, katerih energija je dosegla nekaj deset MeV / nukleona, imela nobenega galaktičnega, albidnega ali sončnega izvora, ker s takšno energijo niso mogle prodreti v magnetosfero našega planeta. Tako so znanstveniki odkrili nepravilno komponento kozmičnih žarkov, ujetih v magnetnem polju.

Nizkoenergetski atomi v medzvezdni snovi lahko prodrejo v heliosfero. Potem jih ionizira ultravijolično sevanje Sonca enkrat ali dvakrat. Nastali nabiti delci se pospešijo na sprednjih straneh sončnega vetra, ki segajo v nekaj deset MeV / nukleona. Potem prodrejo v magnetosfero, v kateri so ujeti in popolnoma ionizirani.

Kvazistacijski pas protonov in elektronov

Na soncu 22. marca 1991 se je zgodila močna bliskavica, ki jo je spremljalo izločanje velike mase sončne snovi. Do magnetosfere je prišel do 24. marca in spremenil svojo zunanjo površino. Delci sončnega vetra, ki so imeli veliko energijo, so vdrli v magnetosfero. Dosegli so območje, kjer je bil takrat CRESS, ameriški satelit. Na njej so naprave zaznale močno povečanje protona, katerega energija je bila od 20 do 110 MeV, pa tudi močni elektroni (približno 15 MeV). To je pokazalo na videz novega pasu. Prvič, na številnih vesoljskih plovilih je bil opazen kvazi-stacionarni pas. Vendar pa je bila le na postaji Mir raziskana v celotni življenjski dobi, to je približno dve leti.

Mimogrede, v 60-ih letih prejšnjega stoletja, kot posledica eksplozije jedrskih naprav v vesolju, se je pojavil kvazi-stacionarni pas, sestavljen iz elektronov z majhnimi energijami. Traja približno 10 let. Dezintegrirani so bili delci radioaktivnih cepitev, ki so bili vir napolnjenih delcev.

Ali obstaja RPG na Luni

Satelit našega planeta nima severnega oddajnega pasu Van Allena. Poleg tega nima varovalnega ozračja. Površina lune je odprta za sončne vetrove. Močno sončna žarnica, če bi v lunarni misijo bi bilo sežganih in astronavtov in kapsule je prišlo, kot bi pljunil ogromno sevanja tok, ki je usodno.

Ali se lahko zaščitimo pred kozmičnim sevanjem?

To vprašanje je že več let zanimalo znanstvenike. V majhnih odmerkih sevanje, kot je znano, praktično ne vpliva na stanje našega zdravja. Vendar je varno le, če ne presega določenega praga. Ali veste, kakšna je raven sevanja zunaj Van Allenovega pasu na površini našega planeta? Vsebina delcev radona in torija običajno ne presega 100 Bq na 1 m³. V RPG so ti kazalniki precej višji.

Seveda so sevalni pasovi Van Allen`s Land zelo nevarni za ljudi. Številni raziskovalci so preučevali njihov vpliv na telo. Sovjetski znanstveniki leta 1963 so Bernardu Lowellu, slavnemu britanskemu astronomu, povedali, da ne poznajo sredstev za zaščito človeka pred učinki sevanja v vesolju. To je pomenilo, da se tudi z debelimi stenami sovjetskih aparatov ni mogel spopasti. Kako je tanka kovina, uporabljena v kapsulah Američanov, skoraj kot folija, sposobna zaščititi astronavte?

Po zagotovilih NASE je astronavtom poslala na luno le, ko ni bilo pričakovati, da bi izbruhe, ki jih je organizacija sposobna napovedati. To je omogočilo zmanjšanje nevarnosti sevanja. Drugi strokovnjaki pa pravijo, da lahko le približno predvidimo datum velikih emisij.

Pas Van Allena in let do lune

Leonov, sovjetski kozmonavt, je leta 1966 še vedno vstopil v odprt prostor. Vendar pa je bil oblečen v dodatno težko vodilno obleko. In v treh letih so astronavti iz ZDA skočili na površino lune in očitno niso bili v težkih oblekah. Morda so strokovnjaki iz NASA v preteklih letih uspeli najti ultralaktni material, ki zanesljivo ščiti astronavte pred sevanjem? Polet na Luno še vedno sproža veliko vprašanj. Eden glavnih argumentov tistih, ki verjamejo, da Američani niso pristali na njem, je obstoj sevalnih pasov.