The Earth's Radiation Belt (ERB), o ang Van Allen belt, ay ang rehiyon ng pinakamalapit na kalawakan malapit sa ating planeta, na mukhang isang singsing, kung saan mayroong malalaking daloy ng mga electron at proton. Hinahawakan sila ng lupa gamit ang isang dipole magnetic field.
Pagbubukas
Ang
RPZ ay natuklasan noong 1957-58. mga siyentipiko mula sa Estados Unidos at USSR. Ang Explorer 1 (nakalarawan sa ibaba), ang unang US space satellite na inilunsad noong 1958, ay nagbigay ng napakahalagang data. Salamat sa isang onboard na eksperimento na isinagawa ng mga Amerikano sa ibabaw ng Earth (sa taas na humigit-kumulang 1000 km), natagpuan ang isang radiation belt (panloob). Nang maglaon, sa taas na humigit-kumulang 20,000 km, natuklasan ang pangalawang gayong sona. Walang malinaw na hangganan sa pagitan ng panloob at panlabas na sinturon - ang una ay unti-unting pumasa sa pangalawa. Ang dalawang zone ng radioactivity na ito ay naiiba sa antas ng singil ng mga particle at ang kanilang komposisyon.
Nakilala ang mga lugar na ito bilang Van Allen belts. Si James Van Allen ay isang physicist na ang eksperimento ay nakatulong sa kanilamatuklasan. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang mga sinturong ito ay binubuo ng solar wind at sisingilin na mga particle ng cosmic rays, na naaakit sa Earth sa pamamagitan ng magnetic field nito. Bawat isa sa kanila ay bumubuo ng torus sa paligid ng ating planeta (isang hugis na kahawig ng isang donut).
Maraming mga eksperimento ang isinagawa sa kalawakan mula noong panahong iyon. Ginawa nilang posible na pag-aralan ang mga pangunahing tampok at katangian ng RPZ. Hindi lamang ang ating planeta ang may radiation belt. Matatagpuan din ang mga ito sa iba pang mga celestial body na mayroong atmosphere at magnetic field. Natuklasan ang Van Allen Radiation Belt salamat sa US interplanetary spacecraft malapit sa Mars. Bilang karagdagan, natagpuan ito ng mga Amerikano malapit sa Saturn at Jupiter.
Dipole magnetic field
Ang ating planeta ay hindi lamang mayroong Van Allen belt, ngunit mayroon ding dipole magnetic field. Ito ay isang hanay ng mga magnetic shell na nakapugad sa loob ng bawat isa. Ang istraktura ng patlang na ito ay kahawig ng isang ulo ng repolyo o isang sibuyas. Ang magnetic shell ay maaaring isipin bilang isang saradong ibabaw na hinabi mula sa magnetic lines of force. Kung mas malapit ang shell sa gitna ng dipole, nagiging mas malaki ang lakas ng magnetic field. Bilang karagdagan, ang momentum na kinakailangan para sa isang naka-charge na particle na tumagos dito mula sa labas ay tumataas din.
Kaya, ang Nth shell ay may particle momentum P . Sa kaso kapag ang paunang momentum ng particle ay hindi lalampas sa P , ito ay makikita ng magnetic field. Ang butil ay bumalik sa kalawakan. Gayunpaman, nangyayari rin na napupunta ito sa Nth shell. Sa kasong itohindi na niya ito kayang iwan. Ang na-trap na particle ay ma-trap hanggang sa ito ay mawala o mabangga sa natitirang atmosphere at mawalan ng enerhiya.
Sa magnetic field ng ating planeta, ang parehong shell ay matatagpuan sa iba't ibang distansya mula sa ibabaw ng mundo sa iba't ibang longitude. Ito ay dahil sa hindi pagkakatugma sa pagitan ng axis ng magnetic field at ng axis ng pag-ikot ng planeta. Ang epektong ito ay pinakamahusay na nakikita sa Brazilian Magnetic Anomaly. Sa lugar na ito, bumababa ang mga magnetic na linya ng puwersa, at ang mga nakakulong na particle na gumagalaw sa kanila ay maaaring mas mababa sa 100 km ang taas, na nangangahulugang mamamatay sila sa atmospera ng lupa.
Komposisyon ng RPG
Sa loob ng radiation belt, ang distribusyon ng mga proton at electron ay hindi pareho. Ang una ay nasa panloob na bahagi nito, at ang pangalawa - sa panlabas. Samakatuwid, sa isang maagang yugto ng pag-aaral, naniniwala ang mga siyentipiko na mayroong panlabas (electronic) at panloob (proton) radiation belt ng Earth. Sa kasalukuyan, hindi na nauugnay ang opinyong ito.
Ang pinaka makabuluhang mekanismo para sa pagbuo ng mga particle na pumupuno sa Van Allen belt ay ang pagkabulok ng albedo neutrons. Dapat pansinin na ang mga neutron ay nilikha kapag ang kapaligiran ay nakikipag-ugnayan sa cosmic radiation. Ang daloy ng mga particle na ito na gumagalaw sa direksyon mula sa ating planeta (albedo neutrons) ay dumadaan sa magnetic field ng Earth nang walang hadlang. Gayunpaman, ang mga ito ay hindi matatag at madaling mabulok sa mga electron, proton, at electron antineutrino. Ang radioactive albedo nuclei, na may mataas na enerhiya, ay nabubulok sa loob ng capture zone. Ito ay kung paano nilagyan ng mga positron at electron ang Van Allen belt.
ERP at magnetic storms
Kapag nagsimula ang malalakas na magnetic storm, ang mga particle na ito ay hindi lamang bumibilis, sila ay umaalis sa Van Allen radioactive belt, na tumalsik dito. Ang katotohanan ay kung ang pagsasaayos ng magnetic field ay nagbabago, ang mga punto ng salamin ay maaaring ilubog sa atmospera. Sa kasong ito, ang mga particle, na nawawalan ng enerhiya (mga pagkawala ng ionization, scattering), ay nagbabago ng kanilang mga anggulo ng pitch at pagkatapos ay namamatay kapag naabot nila ang mga itaas na layer ng magnetosphere.
RPZ at hilagang ilaw
Ang radiation belt ng Van Allen ay napapalibutan ng isang plasma layer, na isang nakulong na stream ng mga proton (ion) at electron. Ang isa sa mga dahilan para sa gayong hindi pangkaraniwang bagay tulad ng hilagang (polar) na mga ilaw ay ang mga particle ay nahuhulog sa layer ng plasma, at bahagyang mula sa panlabas na ERP. Ang aurora borealis ay ang paglabas ng mga atomo sa atmospera, na nasasabik dahil sa pagbangga sa mga particle na nalaglag mula sa sinturon.
RPZ Research
Halos lahat ng pangunahing resulta ng mga pag-aaral ng mga pormasyon gaya ng radiation belt ay nakuha noong mga 1960s at 70s. Ang mga kamakailang obserbasyon gamit ang mga istasyon ng orbital, interplanetary spacecraft at ang pinakabagong kagamitang pang-agham ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko na makakuha ng napakahalagang bagong impormasyon. Ang mga Van Allen belt sa paligid ng Earth ay patuloy na pinag-aaralan sa ating panahon. Pag-usapan natin sandali ang tungkol sa pinakamahahalagang tagumpay sa lugar na ito.
Data na natanggap mula sa Salyut-6
Mga mananaliksik mula sa MEPhI noong unang bahagi ng 80s ng huling siglosinisiyasat ang mga daloy ng mga electron na may mataas na antas ng enerhiya sa agarang paligid ng ating planeta. Upang gawin ito, ginamit nila ang kagamitan na nasa istasyon ng orbital ng Salyut-6. Pinahintulutan nito ang mga siyentipiko na napakaepektibong ihiwalay ang mga flux ng mga positron at electron, na ang enerhiya ay lumampas sa 40 MeV. Ang orbit ng istasyon (inclination 52°, altitude na humigit-kumulang 350-400 km) ay dumaan pangunahin sa ibaba ng radiation belt ng ating planeta. Gayunpaman, hinawakan pa rin nito ang panloob na bahagi nito sa Brazilian Magnetic Anomaly. Kapag tumatawid sa rehiyong ito, natagpuan ang mga nakatigil na batis na binubuo ng mga electron na may mataas na enerhiya. Bago ang eksperimentong ito, mga electron lang ang naitala sa ERP, na ang enerhiya nito ay hindi lalampas sa 5 MeV.
Data mula sa mga artipisyal na satellite ng seryeng "Meteor-3"
Ang mga mananaliksik mula sa MEPhI ay nagsagawa ng karagdagang mga sukat sa mga artipisyal na satellite ng ating planeta ng serye ng Meteor-3, kung saan ang taas ng mga pabilog na orbit ay 800 at 1200 km. Sa pagkakataong ito ang device ay tumagos nang napakalalim sa RPZ. Kinumpirma niya ang mga resulta na nakuha kanina sa istasyon ng Salyut-6. Pagkatapos ay nakuha ng mga mananaliksik ang isa pang mahalagang resulta sa pamamagitan ng paggamit ng mga magnetic spectrometer na naka-install sa mga istasyon ng Mir at Salyut-7. Napatunayan na ang naunang natuklasang stable belt ay eksklusibong binubuo ng mga electron (walang mga positron), ang enerhiya nito ay napakataas (hanggang 200 MeV).
Pagtuklas ng nakatigil na sinturon ng CNO nuclei
Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa SNNP MSU noong huling bahagi ng dekada 80 at unang bahagi ng dekada 90 ng huling siglo ay nagsagawa ng isang eksperimento na naglalayongang pag-aaral ng nuclei na matatagpuan sa pinakamalapit na kalawakan. Ang mga sukat na ito ay isinagawa gamit ang mga proporsyonal na silid at nuclear photographic emulsion. Isinasagawa ang mga ito sa mga satellite ng serye ng Kosmos. Natuklasan ng mga siyentipiko ang pagkakaroon ng mga stream ng N, O at Ne nuclei sa isang rehiyon ng outer space kung saan ang orbit ng isang artipisyal na satellite (isang inclination na 52 °, isang altitude na humigit-kumulang 400-500 km) ay tumawid sa anomalya ng Brazil.
Tulad ng ipinakita ng pagsusuri, ang mga nuclei na ito, na ang enerhiya ay umabot sa ilang sampu ng MeV/nucleon, ay hindi mula sa galactic, albedo o solar na pinagmulan, dahil hindi sila makakapasok nang malalim sa magnetosphere ng ating planeta na may ganoong enerhiya. Kaya't natuklasan ng mga siyentipiko ang maanomalyang bahagi ng cosmic ray, na nakuha ng magnetic field.
Ang mga atom na mababa ang enerhiya sa interstellar matter ay kayang tumagos sa heliosphere. Pagkatapos ang ultraviolet radiation ng Araw ay nag-ionize sa kanila nang isang beses o dalawang beses. Ang mga nagresultang charged particle ay pinabilis ng solar wind fronts, na umaabot sa ilang sampu ng MeV/nucleon. Pagkatapos ay papasok sila sa magnetosphere, kung saan sila kinukuha at ganap na na-ionize.
Quasistationary belt ng mga proton at electron
Noong Marso 22, 1991, isang malakas na pagsiklab ang naganap sa Araw, na sinamahan ng pagbuga ng isang malaking masa ng solar matter. Naabot nito ang magnetosphere noong Marso 24 at binago ang panlabas na rehiyon nito. Ang mga particle ng solar wind, na may mataas na enerhiya, ay sumabog sa magnetosphere. Narating nila ang lugar kung saan matatagpuan noon ang CRESS, ang American satellite. naka-install ditonaitala ng mga instrumento ang isang matalim na pagtaas sa mga proton, na ang enerhiya ay mula 20 hanggang 110 MeV, pati na rin ang mga makapangyarihang electron (mga 15 MeV). Ipinahiwatig nito ang paglitaw ng isang bagong sinturon. Una, ang quasi-stationary belt ay naobserbahan sa isang bilang ng mga spacecraft. Gayunpaman, sa istasyon lamang ng Mir ito pinag-aralan sa buong buhay nito, na humigit-kumulang dalawang taon.
Sa pamamagitan ng paraan, noong 60s ng huling siglo, bilang resulta ng katotohanan na ang mga nuclear device ay sumabog sa kalawakan, lumitaw ang isang quasi-stationary belt, na binubuo ng mga electron na may mababang enerhiya. Tumagal ito ng humigit-kumulang 10 taon. Nabulok ang mga radioactive fragment ng fission, na siyang pinagmulan ng mga naka-charge na particle.
May RPG ba sa Buwan
Ang satellite ng ating planeta ay kulang sa Van Allen radiation belt. Bilang karagdagan, wala itong proteksiyon na kapaligiran. Ang ibabaw ng buwan ay nakalantad sa solar winds. Ang isang malakas na solar flare, kung ito ay nangyari sa panahon ng isang lunar expedition, ay magsusunog sa parehong mga astronaut at mga kapsula, dahil magkakaroon ng malaking stream ng radiation na ilalabas, na nakamamatay.
Posible bang protektahan ang iyong sarili mula sa cosmic radiation
Ang tanong na ito ay naging interesado sa mga siyentipiko sa loob ng maraming taon. Sa maliliit na dosis, ang radiation, tulad ng alam mo, ay halos walang epekto sa ating kalusugan. Gayunpaman, ito ay ligtas lamang kapag hindi ito lumampas sa isang tiyak na threshold. Alam mo ba kung ano ang antas ng radiation sa labas ng Van Allen belt, sa ibabaw ng ating planeta? Karaniwan ang nilalaman ng radon at thorium particle ay hindi lalampas sa 100 Bq bawat 1 m3. Sa loob ng RPZmas mataas ang mga bilang na ito.
Siyempre, ang radiation belt ng Van Allen Land ay lubhang mapanganib para sa mga tao. Ang kanilang epekto sa katawan ay pinag-aralan ng maraming mga mananaliksik. Sinabi ng mga siyentipikong Sobyet noong 1963 kay Bernard Lovell, isang kilalang astronomo ng Britanya, na hindi nila alam ang paraan ng pagprotekta sa isang tao mula sa pagkakalantad sa radiation sa kalawakan. Nangangahulugan ito na kahit na ang makapal na pader na mga shell ng mga aparatong Sobyet ay hindi makayanan ito. Paano naprotektahan ng pinakamanipis na metal na ginamit sa mga kapsula ng Amerika, halos parang foil, ang mga astronaut?
Ayon sa NASA, nagpadala lang ito ng mga astronaut sa buwan kapag walang inaasahang flare, na kayang hulaan ng organisasyon. Ito ang naging posible upang mabawasan ang panganib ng radiation sa pinakamababa. Ang ibang mga eksperto, gayunpaman, ay nangangatuwiran na halos mahulaan lamang ng isang tao ang petsa ng malalaking paglabas.
Ang Van Allen belt at ang paglipad patungo sa buwan
Leonov, isang Soviet cosmonaut, gayunpaman ay pumunta sa outer space noong 1966. Gayunpaman, nakasuot siya ng super-heavy lead suit. At pagkatapos ng 3 taon, ang mga astronaut mula sa Estados Unidos ay tumatalon sa ibabaw ng buwan, at malinaw na hindi sa mabibigat na spacesuit. Marahil, sa paglipas ng mga taon, ang mga espesyalista sa NASA ay nakatuklas ng isang ultra-light na materyal na mapagkakatiwalaan na nagpoprotekta sa mga astronaut mula sa radiation? Ang paglipad patungo sa buwan ay nagdudulot pa rin ng maraming katanungan. Isa sa mga pangunahing argumento ng mga naniniwalang hindi nakarating dito ang mga Amerikano ay ang pagkakaroon ng mga radiation belt.
