Die Aarde se Stralingsgordel (ERB), of die Van Allen-gordel, is die gebied van die naaste buitenste ruimte naby ons planeet, wat soos 'n ring lyk, waarin daar reuse-strome van elektrone en protone is. Die aarde hou hulle vas met 'n dipool magneetveld.
Opening
RPZ is in 1957-58 ontdek. wetenskaplikes van die Verenigde State en die USSR. Explorer 1 (foto hieronder), die eerste Amerikaanse ruimtesatelliet wat in 1958 gelanseer is, het baie belangrike data verskaf. Danksy 'n aan boord-eksperiment wat deur die Amerikaners bo die aarde se oppervlak (op 'n hoogte van ongeveer 1000 km) uitgevoer is, is 'n stralingsgordel (intern) gevind. Later, op 'n hoogte van ongeveer 20 000 km, is 'n tweede so 'n sone ontdek. Daar is geen duidelike grens tussen die binneste en buitenste gordels nie - die eerste gaan geleidelik oor in die tweede. Hierdie twee sones van radioaktiwiteit verskil in die mate van lading van die deeltjies en hul samestelling.
Hierdie gebiede het bekend geword as die Van Allen-gordels. James Van Allen is 'n fisikus wie se eksperiment hulle gehelp hetontdek. Wetenskaplikes het gevind dat hierdie gordels bestaan uit die sonwind en gelaaide deeltjies van kosmiese strale, wat deur sy magnetiese veld na die Aarde aangetrek word. Elkeen van hulle vorm 'n torus om ons planeet ('n vorm wat soos 'n doughnut lyk).
Baie eksperimente is sedert daardie tyd in die ruimte uitgevoer. Hulle het dit moontlik gemaak om die hoofkenmerke en eienskappe van die RPZ te bestudeer. Nie net ons planeet het stralingsgordels nie. Hulle word ook gevind in ander hemelliggame wat 'n atmosfeer en 'n magnetiese veld het. Die Van Allen-stralingsgordel is ontdek danksy Amerikaanse interplanetêre ruimtetuie naby Mars. Boonop het die Amerikaners dit naby Saturnus en Jupiter gevind.
Dipool magneetveld
Ons planeet het nie net die Van Allen-gordel nie, maar ook 'n dipool-magnetiese veld. Dit is 'n stel magnetiese skulpe wat in mekaar geneste is. Die struktuur van hierdie veld lyk soos 'n kop van kool of 'n ui. Die magnetiese dop kan voorgestel word as 'n geslote oppervlak wat van magnetiese kraglyne geweef is. Hoe nader die dop aan die middel van die dipool is, hoe groter word die magneetveldsterkte. Boonop neem die momentum wat nodig is vir 'n gelaaide deeltjie om dit van buite af te penetreer ook toe.
Dus, die Nde dop het die partikelmomentum P . In die geval wanneer die aanvanklike momentum van die deeltjie nie P oorskry nie, word dit deur die magnetiese veld gereflekteer. Die deeltjie keer dan terug na die buitenste ruimte. Dit gebeur egter ook dat dit op die Nde dop beland. In hierdie gevalsy is nie meer in staat om dit te verlaat nie. Die vasgevangde deeltjie sal vasgevang word totdat dit verdwyn of met die oorblywende atmosfeer bots en energie verloor.
In die magnetiese veld van ons planeet is dieselfde dop op verskillende afstande van die aarde se oppervlak op verskillende lengtegrade geleë. Dit is as gevolg van die wanverhouding tussen die as van die magnetiese veld en die rotasie-as van die planeet. Hierdie effek word die beste gesien oor die Brasiliaanse magnetiese anomalie. In hierdie gebied sak magnetiese kraglyne af, en vasgevangde deeltjies wat daarlangs beweeg, kan onder 100 km hoog wees, wat beteken dat hulle in die aarde se atmosfeer sal sterf.
RPG-samestelling
Binne die stralingsgordel is die verspreiding van protone en elektrone nie dieselfde nie. Die eerste is in die binneste deel daarvan, en die tweede - in die buitenste. Daarom, in 'n vroeë stadium van die studie, het wetenskaplikes geglo dat daar eksterne (elektroniese) en interne (proton) stralingsgordels van die Aarde was. Tans is hierdie mening nie meer relevant nie.
Die belangrikste meganisme vir die generering van deeltjies wat die Van Allen-gordel vul, is die verval van albedo-neutrone. Daar moet kennis geneem word dat neutrone geskep word wanneer die atmosfeer met kosmiese straling in wisselwerking tree. Die vloei van hierdie deeltjies wat in die rigting van ons planeet af beweeg (albedo-neutrone) gaan ongehinderd deur die Aarde se magneetveld. Hulle is egter onstabiel en verval maklik in elektrone, protone en elektron-antineutrino's. Radioaktiewe albedo-kerne, wat hoë energie het, verval binne die vangsone. Dit is hoe die Van Allen-gordel met positrone en elektrone aangevul word.
ERP en magnetiese storms
Wanneer sterk magnetiese storms begin, versnel hierdie deeltjies nie net nie, hulle verlaat die Van Allen-radioaktiewe gordel en mors daaruit. Die feit is dat as die konfigurasie van die magneetveld verander, die spieëlpunte in die atmosfeer gedompel kan word. In hierdie geval verander die deeltjies, wat energie verloor (ionisasieverliese, verstrooiing), hul steekhoeke en vergaan dan wanneer hulle die boonste lae van die magnetosfeer bereik.
RPZ en noordelike ligte
Die Van Allen-stralingsgordel word omring deur 'n plasmalaag, wat 'n vasgevang stroom van protone (ione) en elektrone is. Een van die redes vir so 'n verskynsel soos die noordelike (pool) ligte is dat die deeltjies uit die plasmalaag val, en ook deels van die buitenste ERP. Die aurora borealis is die vrystelling van atmosferiese atome, wat opgewek word as gevolg van botsing met deeltjies wat uit die gordel geval het.
RPZ Navorsing
Byna al die fundamentele resultate van studies van formasies soos stralingsgordels is rondom die 1960's en 70's verkry. Onlangse waarnemings met behulp van baanstasies, interplanetêre ruimtetuie en die nuutste wetenskaplike toerusting het wetenskaplikes in staat gestel om baie belangrike nuwe inligting te bekom. Die Van Allen-gordels om die aarde word steeds in ons tyd bestudeer. Kom ons gesels kortliks oor die belangrikste prestasies op hierdie gebied.
Data ontvang vanaf Salyut-6
Navorsers van MEPhI in die vroeë 80's van die vorige eeudie vloei van elektrone met 'n hoë vlak van energie in die onmiddellike omgewing van ons planeet ondersoek. Om dit te doen, het hulle die toerusting gebruik wat op die Salyut-6-baanstasie was. Dit het wetenskaplikes in staat gestel om die vloede van positrone en elektrone, waarvan die energie 40 MeV oorskry, baie effektief te isoleer. Die stasie se wentelbaan (helling 52°, hoogte ongeveer 350-400 km) het hoofsaaklik onder die stralingsgordel van ons planeet deurgegaan. Dit het egter steeds aan sy binneste deel geraak by die Brasiliaanse magnetiese anomalie. By die deurkruising van hierdie streek is stilstaande strome wat uit hoë-energie elektrone bestaan, gevind. Voor hierdie eksperiment is slegs elektrone in die ERP aangeteken, waarvan die energie nie 5 MeV oorskry het nie.
Data van kunsmatige satelliete van die "Meteor-3"-reeks
Navorsers van MEPhI het verdere metings gedoen op kunsmatige satelliete van ons planeet van die Meteor-3-reeks, waarin die hoogte van sirkelbane 800 en 1200 km was. Hierdie keer het die toestel baie diep in die RPZ deurgedring. Hy het die resultate bevestig wat vroeër by die Salyut-6-stasie verkry is. Toe het die navorsers nog 'n belangrike resultaat verkry deur die magnetiese spektrometers te gebruik wat by die Mir- en Salyut-7-stasies geïnstalleer is. Dit is bewys dat die voorheen ontdekte stabiele gordel uitsluitlik uit elektrone (sonder positrone) bestaan, waarvan die energie baie hoog is (tot 200 MeV).
Ontdekking van die stilstaande gordel van CNO-kerne
'n Groep navorsers van die SNNP MSU in die laat 80's en vroeë 90's van die vorige eeu het 'n eksperiment uitgevoer wat daarop gemik wasdie studie van kerne wat in die naaste buitenste ruimte geleë is. Hierdie metings is uitgevoer met behulp van proporsionele kamers en kernfotografiese emulsies. Hulle is uitgevoer op satelliete van die Kosmos-reeks. Wetenskaplikes het die teenwoordigheid van strome N-, O- en Ne-kerne in 'n gebied van die buitenste ruimte waargeneem waarin die wentelbaan van 'n kunsmatige satelliet ('n helling van 52 °, 'n hoogte van ongeveer 400-500 km) die Brasiliaanse anomalie gekruis het.
Soos die ontleding getoon het, was hierdie kerne, wie se energie etlike tientalle MeV/nukleon bereik het, nie van galaktiese, albedo- of sonoorsprong nie, aangesien hulle nie met sulke energie diep in die magnetosfeer van ons planeet kon penetreer nie. So het wetenskaplikes die afwykende komponent van kosmiese strale ontdek, vasgevang deur die magnetiese veld.
Lae-energie-atome in interstellêre materie is in staat om die heliosfeer binne te dring. Dan ioniseer die ultravioletstraling van die Son hulle een of twee keer. Die gevolglike gelaaide deeltjies word deur die sonwindfronte versnel, wat etlike tientalle MeV/nukleon bereik. Hulle gaan dan die magnetosfeer binne, waar hulle gevang en ten volle geïoniseer word.
Kasistasionêre gordel van protone en elektrone
Op 22 Maart 1991 het 'n kragtige opvlam op die Son plaasgevind, wat gepaard gegaan het met die uitstoot van 'n groot massa sonstof. Dit het die magnetosfeer teen 24 Maart bereik en sy buitenste gebied verander. Deeltjies van die sonwind, wat hoë energie gehad het, het in die magnetosfeer ingebars. Hulle het die gebied bereik waar CRESS, die Amerikaanse satelliet, toe geleë was. daarop geïnstalleerinstrumente het 'n skerp toename in protone aangeteken, waarvan die energie van 20 tot 110 MeV gewissel het, sowel as kragtige elektrone (ongeveer 15 MeV). Dit het die ontstaan van 'n nuwe gordel aangedui. Eerstens is die kwasi-stasionêre gordel op 'n aantal ruimtetuie waargeneem. Slegs by die Mir-stasie is dit egter gedurende sy hele leeftyd bestudeer, wat ongeveer twee jaar is.
Terloops, in die 60's van die vorige eeu, as gevolg van die feit dat kerntoestelle in die ruimte ontplof het, het 'n kwasi-stasionêre gordel verskyn, bestaande uit elektrone met lae energieë. Dit het ongeveer 10 jaar geduur. Die radioaktiewe splitsingsfragmente het verval, wat die bron van gelaaide deeltjies was.
Is daar 'n RPG op die maan
Die satelliet van ons planeet het nie die Van Allen-stralingsgordel nie. Daarbenewens het dit nie 'n beskermende atmosfeer nie. Die oppervlak van die maan word aan sonwinde blootgestel. 'n Sterk sonvlam, as dit tydens 'n maanekspedisie sou gebeur, sou beide die ruimtevaarders en die kapsules verbrand, aangesien daar 'n groot stroom straling sou wees wat vrygestel sou word, wat dodelik is.
Is dit moontlik om jouself teen kosmiese straling te beskerm
Hierdie vraag is al vir baie jare vir wetenskaplikes interessant. In klein dosisse het bestraling, soos u weet, feitlik geen effek op ons gesondheid nie. Dit is egter slegs veilig wanneer dit nie 'n sekere drempel oorskry nie. Weet jy wat is die vlak van bestraling buite die Van Allen-gordel, op die oppervlak van ons planeet? Gewoonlik oorskry die inhoud van radon- en toriumdeeltjies nie 100 Bq per 1 m3. Binne die RPZhierdie syfers is baie hoër.
Natuurlik is die stralingsgordels van Van Allen Land baie gevaarlik vir mense. Die effek daarvan op die liggaam is deur baie navorsers bestudeer. Sowjet-wetenskaplikes het in 1963 aan Bernard Lovell, 'n bekende Britse sterrekundige, gesê dat hulle nie 'n manier ken om 'n persoon teen blootstelling aan straling in die ruimte te beskerm nie. Dit het beteken dat selfs die dikwandige skulpe van Sowjet-apparate dit nie kon hanteer nie. Hoe het die dunste metaal wat in Amerikaanse kapsules gebruik is, amper soos foelie, die ruimtevaarders beskerm?
Volgens NASA het dit ruimtevaarders na die maan gestuur net wanneer geen fakkels verwag is nie, wat die organisasie kan voorspel. Dit is wat dit moontlik gemaak het om die stralingsgevaar tot die minimum te verminder. Ander kenners voer egter aan dat 'n mens net rofweg die datum van groot emissies kan voorspel.
Die Van Allen-gordel en die vlug na die maan
Leonov, 'n Sowjet-ruimtevaarder, het nietemin in 1966 die buitenste ruimte binnegegaan. Hy het egter 'n superswaar loodpak aangehad. En na 3 jaar het ruimtevaarders van die Verenigde State op die maanoppervlak gespring, en natuurlik nie in swaar ruimtepakke nie. Miskien het NASA-spesialiste oor die jare daarin geslaag om 'n ultra-ligte materiaal te ontdek wat ruimtevaarders betroubaar teen bestraling beskerm? Die vlug na die maan laat nog baie vrae ontstaan. Een van die hoofargumente van diegene wat glo dat die Amerikaners nie daarop geland het nie, is die bestaan van stralingsgordels.
