Radiační pás pásu Van Allena

Země radiační pás (RPG), Van Allen pás, nebo - oblast místa nejblíže kolem planety, který je ve formě kroužků, které jsou obrovské proudy elektronů a protonů. Země si je uchovává pomocí dipólového magnetického pole.

Otevření

RPG byla objevena v letech 1957-58. vědci ze Spojených států a SSSR. "Explorer-1" (na následujícím obrázku), první americká vesmírná družice, zahájená v roce 1958, poskytla velmi důležité údaje. Vzhledem k palubnímu experimentu prováděnému Američany na povrchu Země (v nadmořské výšce přibližně 1000 km) byl nalezen pás vnitřní radiace. Později, v nadmořské výšce asi 20 000 km, byla objevena druhá taková zóna. Mezi vnitřním a vnějším pásem není jasná hranice - první postupně přejde do druhého. Tyto dvě zóny radioaktivity se liší ve stupni náboje částic a jejich složení.

Tyto oblasti se staly známými jako pásy Van Allena. James Van Allen je fyzik, jehož experiment jim pomohl objevit je. Vědci zjistili, že tyto pásy se skládají ze slunečního větru a nabitých částic kosmického záření, které jsou přitahovány k Zemi magnetickým polem. Každý z nich tvoří torus kolem naší planety (postava, která se podobá koblihu ve tvaru).

Od té doby se ve vesmíru provádí mnoho experimentů. Umožnily zkoumat hlavní rysy a vlastnosti RPG. Na naší planetě nemá radiační pásy. Jsou také nalezeny v jiných nebeských tělech, které mají atmosféru a magnetické pole. Van Allenův radiační pás byl objeven, díky meziplanetárním lodím USA z Marsu. Navíc Američané našli v Saturnu a Jupiterovi.

Dipólové magnetické pole

Naše planeta má nejen pásek Van Allena, ale také dipólové magnetické pole. Jedná se o soubor magnetických nábojů vnořených uvnitř každého jiný. Struktura tohoto pole připomíná zelí hlavu nebo cibuli. Magnetický plášť lze představit jako tkaný povrch tkaný magnetickými linkami. Čím je plášť blíže ke středu dipólu, tím větší je intenzita magnetického pole. Navíc se zvyšuje hybnost, která je zapotřebí k tomu, aby se nabitá částice pronikla zvenku.

Takže Nth shell má hybnost částic P_n. V případě, kdy počáteční hybnost částice nepřesahuje hodnotu P_n, odráží magnetické pole. Částice se pak vrátí do vesmíru. Stává se však také, že se jedná o N-té schránku. V takovém případě ji již nemůže opustit. Zachycená částicka bude zachycena, dokud se nerozptýlí, nebo se srazí se zbytkovou atmosférou, neztrácí energii.

V magnetické pole naší planety, stejná skořápka je v různých vzdálenostech od povrchu země v různých délkách. To je způsobeno nesouladem osy magnetického pole s osou otáčení planety. Tento účinek je nejpozoruhodnější u brazilské magnetické anomálie. V této oblasti jsou magnetické linie síly sníženy a zachycené částice pohybující se podél nich mohou být pod 100 km nadmořské výšky, a tak zahynou v suchozemské atmosféře.

Složení RPG

U radiačního pásu není distribuce protonů a elektronů stejná. První jsou ve vnitřní části a druhá ve vnější. Proto vědci v rané fázi výzkumu věřili, že existují externí (elektronické) a vnitřní (protonové) radiační pásy Země. V současné době je toto stanovisko irelevantní.

Nejvýznamnějším mechanismem generování plnicích pásů Van Allena je rozpad albedových neutronů. Mělo by být poznamenáno, že neutrony jsou vytvářeny, když atmosféra interaguje s kosmické záření. Tok těchto částic, které se pohybují ve směru od naší planety (albedo neutrony), prochází magnetickým polem Země bez překážek. Jsou však nestabilní a snadno se rozpadají na elektrony, protony a elektronové antineutriny. Radioaktivní albedo jádra, která mají vysokou energii, se rozpadají uvnitř zachycovací zóny. Takhle se pásek Van Allena doplňuje pozitrony a elektrony.

RPG a magnetické bouře

Kdy začíná silný magnetické bouře, tyto částice nejsou jen zrychleny, opouštějí radioaktivní pás Van Allena a z něj usínají. Důvodem je, že pokud se změní konfigurace magnetického pole, body zrcadla se mohou ponořit do atmosféry. V tomto případě částice, které ztrácejí energii (ionizační ztráty, rozptýlení), mění úhly rozteče a pak zemřou a dosáhnou horních vrstev magnetosféry.

RPG a aurora borealis

Radiační pás Van Allena je obklopen plazmovou vrstvou, která je zachycena proudy protonů (iontů) a elektronů. Jedním z důvodů takového jevu jako je severní (polární) záření je to, že částice vystupují z plazmové vrstvy a částečně z vnějšího RPG. Northern Lights je ozařování atmosférických atomů, které jsou vzrušeny kvůli srážce s částicemi, které se vyvrhly z pásu.

RPG studie

Téměř všechny základní výsledky studií takových útvarů jako radiační pásy byly získány kolem šedesátých a sedmdesátých let. Poslední pozorování pomocí orbitální stanice, meziplanetární lodě a nejnovější vědecké vybavení umožnily vědcům získávat velmi důležité nové informace. Van Allenovy pásy kolem Země se nadále zkoumají v naší době. Stručně řečeno, budeme hovořit o nejdůležitějších úspěších v této oblasti.

Data získaná od firmy "Salyut-6"

Výzkumníci z MEPhI na počátku 80. let minulého století zkoumali tok elektronů s vysokou úrovní energie v bezprostřední blízkosti naší planety. K tomu použili zařízení, které bylo na orbitální stanici Salyut-6. To umožnilo vědcům efektivně izolovat tok pozitronů a elektronů, jejichž energie přesahuje 40 MeV. Oběžná dráha stanice (sklon 52 °, nadmořská výška asi 350-400 km) prošla hlavně pod radiačním pásmem naší planety. Stále se však dotýkala její vnitřní části z brazilské magnetické anomálie. Na průsečíku této oblasti byly nalezeny stacionární toky tvořené vysokoenergetickými elektrony. V RPG před tímto pokusem byly zaznamenány pouze elektrony, jejichž energie nepřesáhla 5 MeV.

Data umělých družic "Meteor-3"

Výzkumníci z MEPhI provedli další měření na umělých družicích naší planety "Meteor-3", ve kterých byla výška kruhových oběžných drah 800 a 1200 km. Tentokrát byl přístroj velmi hluboce zaveden do RPG. Potvrdil výsledky získané dříve na stanici Salyut-6. Poté vědci získali další důležitý výsledek pomocí magnetických spektrometrů nainstalovaných na stanicích Mir a Salyut-7. Bylo prokázáno, že dříve nalezený stabilní pás se skládá výhradně z elektronů (bez pozitronů), jejichž energie je velmi vysoká (až do 200 MeV).

Objev stacionárního pásu jader CNO

Skupina výzkumníků z MSU NIYAF na konci 80. a počátku 90-tých let provádí experiment, jehož cílem je studium jádra, které se nacházejí v blízkém prostoru. Tato měření byla prováděna s použitím proporcionálních komor a jaderných fotoemulzí. Byly prováděny na satelitu série Cosmos. Vědci zjistili, že přítomnost jader proudy dusíku, atom kyslíku a NE v prostoru, ve kterém umělá družice oběžná dráha (sklon 52 °, přibližně 400-500 km výška) protíná brazilské anomálii.

Analýza ukázala, že tato jádra, energie dosahuje několika desítek MeV / nukleonu nebyly galaktický, albedo nebo solární původu, protože by nemohli tolik energie proniknout hluboko do magnetosféry naší planety. Vědci tak objevili anomální složku kosmických paprsků zachycených v magnetickém poli.

Nízkoenergetické atomy v mezihvězdné hmotě jsou schopny proniknout do heliosféry. Poté ultrafialové záření slunce ionizuje je jednou nebo dvakrát. Výsledné nabité částice jsou zrychleny na frontách slunečního větru a dosahují několika desítek MeV / nukleonů. Pak proniknou do magnetosféry, ve které jsou zachyceny a zcela ionizovány.

Quasistationární pás protonů a elektronů

Na Slunci 22. března 1991 došlo k silnému záblesku, který byl doprovázen vyhazováním obrovské hmoty sluneční hmoty. Do 24. března dosáhla magnetosféry a změnila vnější oblast. Části slunečního větru, který měl velkou energii, se rozlétly do magnetosféry. Došli tam, kde byl v té době CRESS, americký satelit. Zařízení na něm instalovalo prudký nárůst protonů, jejichž energie byla od 20 do 110 MeV, stejně jako silné elektrony (asi 15 MeV). To naznačovalo vzhled nového pásu. Za prvé byl pozorován kvazi-stacionární pás na řadě kosmických lodí. Nicméně, pouze u stanice Mir se studovala po celou dobu života, což je asi dva roky.

Mimochodem, v 60. letech minulého století, v důsledku výbuchu jaderných zařízení v prostoru, se objevil kvazi-stacionární pás sestávající z elektronů s malou energií. Trvalo to asi 10 let. Části radioaktivního štěpení se rozpadly, což byl zdroj nabitých částic.

Existuje RPG na Měsíci

Satelit naší planety nemá radiační pás Van Allena. Kromě toho nemá ochrannou atmosféru. Povrch měsíce je otevřený slunečnému větru. Silný sluneční světlo, pokud k němu došlo během měsíčního mise by se spaluje a astronautů a kapslí, jak by se vypustil obrovský tok záření, které je fatální.

Je možné se chránit před kosmickým zářením

Tato otázka je pro vědce mnoho let zajímavá. V malých dávkách záření, jak je známo, prakticky neovlivňuje stav našeho zdraví. Je však bezpečný pouze v případě, že nepřekročí určitou hranici. Víte, jaká úroveň záření mimo pás Van Allena je na povrchu naší planety? Obvykle obsah radonových a thoriových částic nepřesahuje 100 Bq na 1 m³. Uvnitř RPG jsou tyto ukazatele mnohem vyšší.

Samozřejmě, radiační pásy v zemi Van Allena jsou pro lidi velmi nebezpečné. Jejich dopad na tělo studoval mnoho vědců. Sovětští vědci v roce 1963 řekli Bernardovi Lowellovi, známému britskému astronomovi, že neznají prostředky na ochranu člověka před účinky radiace ve vesmíru. To znamenalo, že ani silné stěny sovětských aparátů se jí nedokázaly vypořádat. Jak je tenký kov použit v kapslích Američanů, téměř jako fólie, schopný chránit astronauty?

Podle ujištění NASA vyslala astronautů na Měsíc pouze tehdy, když se neočekávalo, že propuknutí, které je organizace schopna předpovědět. To je to, co umožnilo minimalizovat riziko radiace. Jiní odborníci však říkají, že lze jen zhruba předpovědět datum velkých emisí.

Pásek Van Allena a let na Měsíc

Leonov, sovětský kosmonaut, v roce 1966 stále šel do otevřeného prostoru. Byl však oblečen do extra těžkého olověného obleku. A za 3 roky kosmonauté ze Spojených států vyskočili na měsíční povrch a zjevně ne v těžkých oblecích. Možná se odborníci z NASA v průběhu let podařilo najít ultralehký materiál, který spolehlivě chrání astronauty před zářením? Let na Měsíc stále vyvolává mnoho otázek. Jedním z hlavních argumentů těch, kteří věří, že Američané nepřistoupili, je existence radiačních pásů.