Maan säteilyvyö (ERB) tai Van Allenin vyö on lähimmän ulkoavaruuden alue planeettamme lähellä, ja se näyttää renka alta, jossa on jättimäisiä elektroni- ja protonivirtoja. Maa pitää niitä dipolimagneettikentällä.
Avautuminen
RPZ löydettiin vuosina 1957-58. tiedemiehiä Yhdysvalloista ja Neuvostoliitosta. Explorer 1 (kuvassa alla), ensimmäinen yhdysv altalainen avaruussatelliitti, joka laukaistiin vuonna 1958, on antanut erittäin tärkeitä tietoja. Amerikkalaisten Maan pinnan yläpuolella (noin 1000 km:n korkeudessa) tekemän laivan kokeen ansiosta löydettiin säteilyvyö (sisäinen). Myöhemmin noin 20 000 km:n korkeudesta löydettiin toinen tällainen vyöhyke. Sisä- ja ulkohihnan välillä ei ole selkeää rajaa - ensimmäinen siirtyy vähitellen toiseen. Nämä kaksi radioaktiivisuusvyöhykettä eroavat toisistaan hiukkasten varausasteen ja niiden koostumuksen suhteen.
Nämä alueet tunnettiin Van Allenin vyöhykkeinä. James Van Allen on fyysikko, jonka kokeet auttoivat heitälöytää. Tiedemiehet ovat havainneet, että nämä vyöt koostuvat aurinkotuulesta ja varautuneista kosmisten säteiden hiukkasista, joita sen magneettikenttä vetää puoleensa. Jokainen niistä muodostaa toruksen planeettamme ympärille (munkkia muistuttava muoto).
Sittemmin avaruudessa on tehty monia kokeita. Niiden avulla oli mahdollista tutkia RPZ:n pääpiirteitä ja ominaisuuksia. Ei vain planeetallamme ole säteilyvöitä. Niitä löytyy myös muista taivaankappaleista, joissa on ilmakehä ja magneettikenttä. Van Allenin säteilyvyö löydettiin Yhdysv altain planeettojen välisen avaruusaluksen ansiosta Marsin läheltä. Lisäksi amerikkalaiset löysivät sen Saturnuksen ja Jupiterin läheltä.
Dipolimagneettikenttä
Planeetallamme ei ole vain Van Allenin vyö, vaan myös dipolimagneettikenttä. Se on joukko magneettisia kuoria, jotka on sijoitettu sisäkkäin. Tämän kentän rakenne muistuttaa kaalin päätä tai sipulia. Magneettinen kuori voidaan kuvitella suljettuna pinnana, joka on kudottu magneettisista voimalinjoista. Mitä lähempänä kuori on dipolin keskustaa, sitä suurempi on magneettikentän voimakkuus. Lisäksi liikemäärä, joka tarvitaan varautuneen hiukkasen tunkeutumiseen ulkopuolelta, myös kasvaa.
Joten, N:nnellä kuorella on hiukkasen liikemäärä P . Siinä tapauksessa, että hiukkasen alkumomentti ei ylitä P , se heijastuu magneettikentästä. Sitten hiukkanen palaa avaruuteen. Kuitenkin tapahtuu myös niin, että se päätyy N. kuoreen. Tässä tapauksessahän ei voi enää jättää sitä. Loukkuun jäänyt hiukkanen jää loukkuun, kunnes se hajoaa tai törmää jäljelle jääneen ilmakehän kanssa ja menettää energiaa.
Planeettamme magneettikentässä sama kuori sijaitsee eri etäisyyksillä maan pinnasta eri pituusasteilla. Tämä johtuu magneettikentän akselin ja planeetan pyörimisakselin välisestä yhteensopimattomuudesta. Tämä vaikutus näkyy parhaiten Brasilian magneettisen anomalian yli. Tällä alueella magneettiset voimalinjat laskeutuvat, ja niitä pitkin liikkuvat loukkuun jääneet hiukkaset voivat olla alle 100 km:n korkeita, mikä tarkoittaa, että ne kuolevat maan ilmakehässä.
roolipelin sävellys
Säteilyvyön sisällä protonien ja elektronien jakautuminen ei ole sama. Ensimmäiset ovat sen sisäosassa ja toinen - ulkoosassa. Siksi tutkijat uskoivat tutkimuksen varhaisessa vaiheessa, että maapallolla oli ulkoisia (elektronisia) ja sisäisiä (protoni) säteilyvöitä. Tällä hetkellä tämä mielipide ei ole enää relevantti.
Merkittävin mekanismi Van Allenin vyön täyttävien hiukkasten syntymiselle on albedoneutronien hajoaminen. On huomattava, että neutroneja syntyy, kun ilmakehä on vuorovaikutuksessa kosmisen säteilyn kanssa. Näiden planeet alta suunnassa liikkuvien hiukkasten (albedoneutronit) virtaus kulkee Maan magneettikentän läpi esteettä. Ne ovat kuitenkin epävakaita ja hajoavat helposti elektroneiksi, protoneiksi ja elektroniantineutriinoiksi. Radioaktiiviset albedon ytimet, joilla on korkea energia, hajoavat sieppausvyöhykkeen sisällä. Näin Van Allenin vyö täydentyy positroneilla ja elektroneilla.
ERP ja magneettimyrskyt
Kun voimakkaat magneettiset myrskyt alkavat, nämä hiukkaset eivät vain kiihdy, vaan ne poistuvat Van Allenin radioaktiivisesta hihnasta ja valuvat sieltä ulos. Tosiasia on, että jos magneettikentän konfiguraatio muuttuu, peilipisteet voidaan upottaa ilmakehään. Tässä tapauksessa hiukkaset, jotka menettävät energiaa (ionisaatiohäviöt, sironta), muuttavat nousukulmiaan ja sitten tuhoutuvat saavuttaessaan magnetosfäärin ylemmän kerroksen.
RPZ ja revontulet
Van Allenin säteilyvyötä ympäröi plasmakerros, joka on loukkuun jäänyt protonien (ionien) ja elektronien virta. Yksi syy sellaiseen ilmiöön kuin revontulet (napavalot) on se, että hiukkaset putoavat ulos plasmakerroksesta ja osittain myös ulkoisesta ERP:stä. Aurora borealis on ilmakehän atomien emissio, joka virittyy törmäyksen johdosta hihn alta pudonneiden hiukkasten kanssa.
RPZ-tutkimus
Lähes kaikki perustavanlaatuiset tutkimustulokset sellaisista muodostumista kuin säteilyvyöhykkeistä saatiin 1960- ja 70-luvuilla. Viimeaikaiset havainnot, joissa on käytetty kiertorataasemia, planeettojenvälisiä avaruusaluksia ja uusimpia tieteellisiä laitteita, ovat antaneet tutkijoille mahdollisuuden saada erittäin tärkeää uutta tietoa. Maan ympärillä olevien Van Allenin vyöhykkeiden tutkimista jatketaan meidän aikanamme. Puhutaanpa lyhyesti tämän alan tärkeimmistä saavutuksista.
Tiedot vastaanotettu Salyut-6
MEPhI:n tutkijat viime vuosisadan 80-luvun alussatutki korkean energiatason elektronien virtoja planeettamme välittömässä läheisyydessä. Tätä varten he käyttivät laitteita, jotka olivat Salyut-6-kiertoradalla. Sen avulla tutkijat pystyivät eristämään erittäin tehokkaasti positronien ja elektronien vuot, joiden energia ylittää 40 MeV. Aseman kiertorata (k altevuus 52°, korkeus noin 350-400 km) kulki pääasiassa planeettamme säteilyvyöhykkeen alapuolella. Se kuitenkin kosketti edelleen sisäosaansa Brasilian magneettisessa poikkeamassa. Tämän alueen ylittäessä löydettiin kiinteitä virtoja, jotka koostuivat korkeaenergisista elektroneista. Ennen tätä koetta ERP:ssä rekisteröitiin vain elektroneja, joiden energia ei ylittänyt 5 MeV.
Data "Meteor-3"-sarjan keinotekoisista satelliiteista
MEPhI:n tutkijat suorittivat lisämittauksia planeettamme keinotekoisilla Meteor-3-sarjan satelliiteilla, joissa ympyräratojen korkeus oli 800 ja 1200 km. Tällä kertaa laite on tunkeutunut erittäin syvälle RPZ:hen. Hän vahvisti tulokset, jotka saatiin aiemmin Salyut-6-asemalla. Sitten tutkijat saivat toisen tärkeän tuloksen käyttämällä Mir- ja Salyut-7-asemille asennettuja magneettisia spektrometrejä. Todettiin, että aiemmin löydetty vakaa vyö koostuu yksinomaan elektroneista (ilman positroneja), joiden energia on erittäin korkea (jopa 200 MeV).
CNO-ytimien paikallaan pysyvän hihnan löytö
SNNP MSU:n tutkijaryhmä 80-luvun lopulla ja 90-luvun alussa viime vuosisadalla suoritti kokeen, jonka tavoitteena olilähimmässä ulkoavaruudessa sijaitsevien ytimien tutkimus. Nämä mittaukset suoritettiin käyttämällä suhteellisia kammioita ja ydinvalokuvausemulsioita. Ne suoritettiin Kosmos-sarjan satelliiteilla. Tutkijat ovat havainneet N-, O- ja Ne-ytimien virtojen esiintymisen ulkoavaruuden alueella, jossa keinotekoisen satelliitin kiertorata (52°:n k altevuus, noin 400-500 km:n korkeus) ylitti Brasilian poikkeaman.
Kuten analyysi osoitti, nämä ytimet, joiden energia saavutti useita kymmeniä MeV/nukleoni, eivät olleet galaktista, albedo- tai aurinkoalkuperää, koska ne eivät voineet tunkeutua syvälle planeettamme magnetosfääriin sellaisella energialla. Niinpä tutkijat löysivät magneettikentän vangitseman kosmisten säteiden poikkeavan komponentin.
Matalenergiset atomit tähtienvälisessä aineessa pystyvät tunkeutumaan heliosfääriin. Sitten Auringon ultraviolettisäteily ionisoi ne kerran tai kahdesti. Auringon tuulenrintamat kiihdyttävät syntyviä varautuneita hiukkasia, jotka saavuttavat useita kymmeniä MeV/nukleoni. Sitten ne saapuvat magnetosfääriin, jossa ne vangitaan ja ionisoidaan täysin.
Kvasistionaarinen protonien ja elektronien vyö
Maaliskuun 22. päivänä 1991 Auringossa tapahtui voimakas leimahdus, johon liittyi v altavan aurinkomassan sinkoutuminen. Se saavutti magnetosfäärin maaliskuun 24. päivänä ja muutti ulkoaluettaan. Aurinkotuulen hiukkaset, joilla oli korkea energia, tunkeutuivat magnetosfääriin. He saavuttivat alueelle, jossa amerikkalainen satelliitti CRESS silloin sijaitsi. asennettuna siiheninstrumentit kirjasivat jyrkän kasvun protoneissa, joiden energia vaihteli välillä 20-110 MeV, sekä voimakkaita elektroneja (noin 15 MeV). Tämä osoitti uuden hihnan syntymistä. Ensinnäkin lähes paikallaan oleva hihna havaittiin useissa avaruusaluksissa. Kuitenkin vain Mir-asemalla sitä tutkittiin koko sen elinkaaren ajan, joka on noin kaksi vuotta.
Muuten, viime vuosisadan 60-luvulla ydinlaitteiden räjähtämisen seurauksena avaruudessa ilmaantui näennäisesti kiinteä hihna, joka koostui pienienergisista elektroneista. Se kesti noin 10 vuotta. Fission radioaktiiviset palaset hajosivat, mikä oli varautuneiden hiukkasten lähde.
Onko Kuussa roolipeliä
Planeettamme satelliitista puuttuu Van Allenin säteilyvyö. Lisäksi siinä ei ole suojaavaa ilmakehää. Kuun pinta on alttiina aurinkotuulelle. Voimakas auringonpurkaus, jos se tapahtuisi kuun tutkimusmatkan aikana, polttaisi sekä astronautit että kapselit, koska vapautuisi v altava säteilyvirta, joka on tappavaa.
Onko mahdollista suojautua kosmiselta säteilyltä
Tämä kysymys on kiinnostanut tutkijoita useiden vuosien ajan. Pieninä annoksina säteilyllä, kuten tiedätte, ei ole käytännössä mitään vaikutusta terveyteemme. Se on kuitenkin turvallista vain, jos se ei ylitä tiettyä kynnystä. Tiedätkö, mikä säteilytaso on Van Allenin vyöhykkeen ulkopuolella planeettamme pinnalla? Yleensä radon- ja toriumhiukkasten pitoisuus ei ylitä 100 Bq per 1 m3. RPZ:n sisällänämä luvut ovat paljon korkeammat.
Tietenkin Van Allen Landin säteilyvyöhykkeet ovat erittäin vaarallisia ihmisille. Monet tutkijat ovat tutkineet niiden vaikutusta kehoon. Neuvostoliiton tiedemiehet vuonna 1963 kertoivat tunnetulle brittiläiselle tähtitieteilijälle Bernard Lovellille, etteivät he tienneet keinoa suojella ihmistä altistumiselta säteilylle avaruudessa. Tämä tarkoitti, että edes Neuvostoliiton laitteiden paksuseinäiset kuoret eivät kestäneet sitä. Kuinka ohuin amerikkalaisissa kapseleissa käytetty metalli, lähes folio, suojeli astronautteja?
NASA:n mukaan se lähetti astronautit kuuhun vain silloin, kun soihdut eivät olleet odotettavissa, minkä organisaatio pystyy ennustamaan. Tämä mahdollisti säteilyvaaran vähentämisen minimiin. Muut asiantuntijat kuitenkin väittävät, että suurten päästöjen päivämäärää voidaan ennustaa vain karkeasti.
Van Allenin vyö ja lento kuuhun
Leonov, Neuvostoliiton kosmonautti, meni kuitenkin avaruuteen vuonna 1966. Hänellä oli kuitenkin yllään erittäin raskas lyijypuku. Ja kolmen vuoden kuluttua yhdysv altalaiset astronautit hyppivät kuun pinnalla, eivätkä ilmeisestikään raskaassa avaruuspuvussa. Ehkä NASA-asiantuntijat ovat vuosien varrella onnistuneet löytämään ultrakevyen materiaalin, joka suojaa astronauteja luotettavasti säteilyltä? Lento kuuhun herättää edelleen monia kysymyksiä. Yksi tärkeimmistä perusteista niille, jotka uskovat, että amerikkalaiset eivät laskeutuneet sen päälle, on säteilyvöiden olemassaolo.
