Van Alleno radiacinis diržas

Žemės radiacijos juosta (RPG) arba Van Alleno diržas yra artimiausios kosminės erdvės šalia planetos regionas, turintis žiedo formą, kurioje yra milžiniški elektronų ir protonų srautai. Žemė jas išsaugo dipolio magnetiniu lauku.

Atradimas

RPG buvo atrasta 1957-58 metais. JAV ir TSRS mokslininkai. "Explorer-1" (pavaizduota toliau), pirmasis 1958 m. Paleistas JAV kosminis palydovas, pateikė labai svarbius duomenis. Dėl amerikiečių laivo eksperimento, atlikto ant Žemės paviršiaus (apie 1000 km aukštyje), buvo rasta spindulinis diržas (vidinis). Vėliau, apie 20 000 km aukštyje, buvo nustatyta antroji tokia zona. Tarp vidinio ir išorinio diržų nėra aiškios ribos - pirmas palaipsniui eina į antrą. Šios dvi radioaktyvumo zonos skiriasi dalelių įkrovimo laipsniu ir jų sudėtimi.

Šios sritys tapo žinomos kaip Van Alleno diržai. James Van Allen yra fizikas, kurio eksperimentas padėjo juos atrasti. Mokslininkai nustatė, kad šie diržai susideda iš saulės vėjo ir įkaitintų kosminių spindulių dalelių, kurias magnetinis laukas pritraukia žemę. Kiekvienas iš jų sudaro mūsų planetos vamzdį (figūrą, kuri primena formos spurgą).

Nuo to laiko kosminėje erdvėje buvo atlikta daug eksperimentų. Jie leido mums ištirti RPG pagrindines savybes ir savybes. Ne tik mūsų planetoje yra radiacinės juostos. Jie taip pat yra ir kitose dangaus kūne, turinčiose atmosferą ir magnetinį lauką. Dėl to, kad JAV tarpplanetiniai laivai iš Marso, Van Alleno spindulinis diržas buvo atrastas. Be to, amerikiečiai tai nustatė Saturne ir Jupiteryje.

Dipolio magnetinis laukas

Mūsų planetoje yra ne tik Van Alleno diržas, bet ir dipolio magnetinis laukas. Tai magnetinių korpusų rinkinys, įdėtas vienas kito viduje. Šio lauko struktūra panaši į kopūstų ar svogūnų galvą. Magnetinį apvalkalą galima įsivaizduoti kaip austi paviršiai, austi iš magnetinių magnetinių linijų. Kuo arčiau korpusas yra iki dipolio centro, tuo didesnis magnetinio lauko intensyvumas. Be to, padidėja impulsas, kurio reikia, kad įkrotai dalelytei prasiskverbti iš išorės.

Taigi N-ojo korpuso dalelių momentas P _n . Tuo atveju, kai pradinis dalelės momentas neviršija P _n , jis atspindi magnetinį lauką. Tada dalelė grįžta į kosmosą. Tačiau taip pat atsitinka, kad jis yra ant N-ojo korpuso. Šiuo atveju ji nebegali to palikti. Įstrigę dalelės bus sugautos tol, kol jos išsisklaidys arba, susidūrę su likusia atmosfera, nepraras energijos.

Mūsų planetos magnetiniame lauke tas pats korpusas yra kitokiu atstumu nuo žemės paviršiaus skirtingose ilgumos. Taip yra dėl to, kad magnetinio lauko ašis nesutapoma su planetos sukimosi ašimi. Šis efektas labiausiai pastebimas per Brazilijos magnetinio anomaliją. Šioje srityje magnetinės jėgos linijos yra nuleidžiamos, o jose esančios spąstais dalelės gali būti mažesnės nei 100 km aukščio, tai reiškia, kad jie miršta žemės atmosferoje.

RPG sudėtis

Radiacijos juostos viduje protonų ir elektronų pasiskirstymas nėra tas pats. Pirmasis yra jo vidinėje dalyje, o antrasis - išorėje. Todėl ankstyvajame tyrimo etape mokslininkai tikėjo, kad yra išorinių (elektroninių) ir vidinių (protonų) spindulinių spindulių dirižai. Šiuo metu ši nuomonė nėra svarbi.

Svarbiausias "Van Allen" užpildymo diržų generavimo mechanizmas yra albedo neutronų skilimas. Reikėtų pažymėti, kad neutronai sukuria, kai atmosfera sąveikauja su kosminiu spinduliu. Šių dalelių judėjimas kryptimi nuo mūsų planetos (albedo neutronų) praeina per Žemės magnetinį lauką be kliūčių. Tačiau jie yra nestabili ir lengvai suskaidomi į elektronus, protonus ir elektronines antiineutrinas. Radioaktyviojo albedo branduoliai, kurie turi didelę energiją, susikaupia gaudymo zonoje. Taip Van Alleno diržas yra papildytas positronais ir elektronais.

RPG ir magnetinės audros

Kai prasideda stiprios magnetinės audros, šios dalelės ne tik pagreitėja, jos palieka "Van Allen" radioaktyviosios juostos, iš jos išmoksta pakankamai miego. Tikslas yra tas, kad jei keičiasi magnetinio lauko konfigūracija, veidrodžio taškai gali būti panardinami į atmosferą. Šiuo atveju dalelės, prarandančios energiją (jonizacijos nuostoliai, sklaida) keičia pikio kampą, o tada miršta, pasiekdamos viršutinius magnetosferos sluoksnius.

RPG ir Aurora borealis

Van Alleno spindulinis diržas yra apsuptas plazmos sluoksniu, kuriame yra užfiksuoti protonų (jonų) ir elektronų srautai. Viena iš tokių reiškinių, kaip šiaurinis (poliarinis) spinduliavimas, yra ta, kad dalelės atsiranda iš plazmos sluoksnio ir iš dalies iš išorinio RPG. Šiaurės žiburiai yra atmosferos atomų spinduliavimas, kuris yra susijaudinęs dėl susidūrimo su dalelėmis, kurios išsiliejo iš diržo.

RPG tyrimas

Beveik visi pagrindiniai tokių formavimosi tyrimų rezultatai, kaip radiacinės juostos, buvo gauti maždaug 1960-aisiais ir 1970-aisiais. Naujausi stebėjimai naudojant orbitines stotis, tarpplanetinius laivus ir naujausią mokslo įrangą leido mokslininkams išgauti labai svarbią naują informaciją. "Van Allen" diržai aplink Žemę ir toliau mokosi mūsų laikais. Trumpai kalbėsime apie svarbiausius pasiekimus šioje srityje.

Duomenys, gauti "Saliu-6"

Mokslininkai iš MEPhI praėjusio amžiaus 80-ųjų pradžioje ištyrė didelių energijos elektronų srautą greta mūsų planetos. Norėdami tai padaryti, jie naudojo įrangą, kuri buvo ant "Salyut-6" orbitos stoties. Tai leido mokslininkams efektyviai izoliuoti positronų ir elektronų, kurių energija viršija 40 MeV, srautą. Stoties orbitoje (nuolydis 52 °, aukštis apie 350-400 km) vyko daugiausia žemiau mūsų planetos spinduliuojančio dirzo. Tačiau ji vis dar liečia savo vidinę dalį iš Brazilijos magnetinio anomalijos. Šio regiono sankirtos metu buvo rasta stacionarūs srautai, susidedantys iš aukšto energijos elektronų. RPG, prieš šį eksperimentą, buvo įrašyti tik elektronai, kurių energija neviršijo 5 MeV.

"Meteor-3" dirbtinių palydovų duomenys rodo,

Mokslininkai iš MEPHI atliko papildomus matavimus ant dirbtinių palydovų mūsų planetos "Meteor-3" serijos, kurių apskritimo orbitų aukštis buvo 800 ir 1200 km. Šį kartą prietaisas labai giliai įsiskverbė į RPG. Jis patvirtino anksčiau gautus rezultatus "Salyut-6" stotyje. Tada mokslininkai gavo dar vieną svarbų rezultatą, naudodami magnetinius spektrometrus, įrengtus "Mir" ir "Salyut-7" stotyse. Buvo įrodyta, kad anksčiau atrasta stabili juosta susideda tik iš elektronų (be positronų), kurių energija yra labai didelė (iki 200 MeV).

Nuolatinio CNO branduolio atradimas

Grupė mokslininkų iš Maskvos valstybinio universiteto branduolinės fizikos instituto 1980-ųjų ir dešimtojo dešimtmečio pradžioje atliko eksperimentą, kurio tikslas buvo tirti branduolius, esančius artimiausioje kosminėje erdvėje. Šie matavimai buvo atlikti naudojant proporcingas kameras ir branduolines emulsijas. Jie buvo atlikti kosmoso serijos palydovu. Mokslininkai atrado kosmoso erdvėje N, O ir Ne branduolio srautus, kuriuose dirbtinės palydovinės orbitos (52 ° nuolydis, aukštis apie 400-500 km) peržengė Brazilijos anomaliją.

Kaip parodė analizė, šie branduoliai, kurių energija siekė kelių dešimčių MeV / nukleonų, neturėjo galaktikos, albediškos ar saulės kilmės, nes jie negalėjo įsiskverbti į mūsų planetos magnetosferą tokia energija. Taigi mokslininkai atrado anomalinį magnetinio lauko užfiksuotą kosminių spindulių komponentą.

Mažos energijos atomai tarpžvaigždinėse medžiagose gali prasiskverbti į heliosferą. Tada saulės ultravioletinė spinduliuotė jonizuoja juos vieną ar du kartus. Atsirandančios dalelės pagreitinamos saulės vėjo frontuose, pasiekdamos kelis dešimtys MeV / nukleonų. Tada jie įsiskverbia į magnetosferą, kurioje jie užfiksuoti ir visiškai jonizuojasi.

Kvestiostatinė protonų ir elektronų juosta

Apie Saulę 1991 m. Kovo 22 d. Įvyko galinga blykstė, kurią lydėjo didžiulė saulės energijos masė. Iki kovo 24 d. Jis pasiekė magnetosferą ir pakeitė išorinį plotą. Saulės vėjo dalelės, turinčios didelę energiją, įsiskverbė į magnetosferą. Jie pasiekė teritoriją, kurioje tuomet buvo CRESS, Amerikos palydovas. Jame įrengti prietaisai smarkiai padidino protonus, kurių energija buvo nuo 20 iki 110 MeV, taip pat galingus elektronus (apie 15 MeV). Tai parodė naujo diržo išvaizdą. Pirma, daugelyje kosminių aparatų buvo pastebėtas kvazistavimasis diržas. Tačiau tik "Mir" stotyje jis buvo tiriamas visą gyvenimą, kuris yra apie dvejus metus.

Beje, praėjusio šimtmečio 60-aisiais, atsiradus branduolinių prietaisų sprogimui kosmose, pasirodė kvazistavimasis diržas, kurį sudaro elektronai su mažomis energijomis. Tai truko apie 10 metų. Suskaidytos radioaktyviosios dalijimosi skiltelės, kurios buvo įkraunamų dalelių šaltinis.

Ar yra Mėnulio RPG

Mūsų planetos palydovas neturi Van Alleno spinduliuotės juostos. Be to, jis neturi apsaugos atmosferos. Mėnulio paviršius atviras saulėtiems vėjams. Stiprus saulės spinduliavimas, jei jis įvyko per mėnulio ekspediciją, sudegins tiek astronautus, tiek kapsules, nes bus mirtino milžiniško spinduliavimo srauto išmetimas.

Ar galima apsaugoti save nuo kosminės spinduliuotės?

Šis klausimas daugelį metų domina mokslininkus. Mažomis dozėmis radiacija, kaip žinome, praktiškai neturi įtakos mūsų sveikatos būklei. Tačiau jis yra saugus tik tada, kai jis neviršija tam tikros ribos. Ar žinote, kokio lygio spinduliavimas už Van Alleno diržo yra mūsų planetos paviršiuje? Paprastai radono ir torio dalelių kiekis neviršija 100 Bq 1 m ³ . RPG viduje šie rodikliai yra daug didesni.

Neabejotinai Van Alleno žemės radiacijos juostos yra labai pavojingos žmonėms. Jų įtaka kūnui buvo ištirta daugelio tyrėjų. Sovietų mokslininkai 1963 m. Bernardui Lowellui, žinomam britų astronomui, pasakojo, kad jie nežino, kaip apsaugoti žmogų nuo radiacijos poveikio kosmose. Tai reiškė, kad net ir Sovietų Sąjungos aparato storosios sienelės lukštai negalėjo juo susidoroti. Kaip plonas metalas naudojamas amerikiečių kapsulėse, beveik kaip folija, galinti apsaugoti astronaučius?

NASA patikino, kad astronautai siunčia mėnulį tik tada, kai nebuvo tikimasi, kad protrūkiai, kuriuos organizacija gali nuspėti. Tai leido sumažinti radiacijos pavojų. Tačiau kiti specialistai sako, kad galima tik rimtai prognozuoti didelių emisijų datą.

Van Alleno diržas ir skrydis į Mėnulį

Leonovas, sovietinis kosmonautas, 1966 m. Vis dar išėjo į atvirą erdvę. Tačiau jis buvo apsirengęs papildomu sunkiu švinu kostiumu. Ir po trejų metų kosmonautas iš JAV šoktelėjo ant Mėnulio paviršiaus ir aiškiai nėra sunkių kostiumų. Galbūt NASA ekspertai sugebėjo rasti itin lengvą medžiagą, kuri patikimai apsaugo astronautai nuo spinduliuotės? Skrydis į Mėnulį vis dar kelia daug klausimų. Vienas iš pagrindinių argumentų tų, kurie tiki, kad amerikiečiai nesikreipė, yra radiacijos juostų egzistavimas.