Van Allenov pojas zračenja
Van Allenovi pojasevi zračenja su oblika torusa i sadrže energetski nabijene čestice (plazma), koje okružuju Zemlju, a drži ih Zemljino magnetsko polje. Te visokoenergetske elementarne čestice električki nabijaju kozmičke zrake. Zemljino magnetsko polje je jednoliko raspodjeljeno oko Zemlje, ali na Sunčevoj strani je sabijeno zbog utjecaja Sunčevog vjetra, dok na drugoj, mračnoj strani, je izduženo.
Razlikuju se dva Van Allenova pojasa zračenja, vanjski i unutarnji. Vanjski Van Allenov pojas zračenja sadrži visokoenergetske elektrone, dok unutarnji sadrži protone i elektrone. Osim toga, ti pojasevi sadrže i manju količinu alfa-čestica. Ovi pojasevi su povezani i sa stvaranjem polarne svjetlosti, kada visokoenergetske čestice udaraju u gornje slojeve atmosfere i stvara se fluorescencija.
Otkriće
urediAmerički fizičar James Van Allen je otkrio dva pojasa pojačanog radioaktivnog zračenja koji opkoljavaju Zemlju. Pojaseve u obliku torusa, nazvane “Van Allenovi pojasevi zračenja”, otkrio je pomoću Geigerovih brojača, postavljenih na umjetnim satelitima Explorerom 1 i Explorerom 3 1958. godine. Poslije su izmjereni i mapirani sa umjetnim satelitima Explorerom 4, Pioneerom 3 i Lunom 1. Oni štite Zemlju od opasne Sunčeve radijacije tako što je “skupljaju” i od nje formiraju pojase koji opasavaju Zemlju. Te čestice predstavljaju elektroni, protoni i alfa-čestice. [1]
Van Allenovi pojasevi zračenja su otkriveni i na drugim planetima. Svaki planet koji ima dovoljno jako magnetsko polje, može stvoriti takve pojaseve. Sunce nema takve pojase. Voyager 2 je potvrdio da postoje na Uranu i Neptunu. [2]
Vanjski Van Allenov pojas zračenja
urediVeliki vanjski pojas zračenja se širi negdje od 13 000 do 60 000 km iznad Zemljine površine. Najjači intenzitet ima između 4 do 5 Zemljinih polumjera (25 000 do 30 000 km). Sastoji se od visokoenergetskih (0,1–10 MeV) elektrona, koji su zarobljeni magnetosferom. Osim toga, mogu se pronaći ioni, u obliku visokoenergetskih protona, mali udio alfa-čestica i kisikovih O+ iona. Sličan je sastav kao u ionosferi, samo što ove čestice mnogo veće energije. [3] [4] [5]
Vanjski pojas je veći od unutarnjeg i čestice su dosta promjenjive, posebno pod utjecajem geomagnetskih oluja, koje nastaju zbog pojačanog magnetskog djelovanja na Suncu.
Unutarnji Van Allenov pojas zračenja
urediUnutarnji Van Allenov pojas zračenja se širi od 100 do 10 000 km iznad površine Zemlje. Sadrži visokoenergetske protone, čija energija prelazi i 100 MeV te elektrone sa energijom preko 100 keV, koji su zarobljeni sa jakim Zemljinim magnetskim poljem, u tom području. [6]
Smatra se da protoni energije veće od 50 MeV nastaju sudarom kozmičkih zraka sa jezgrama atoma, u gornjoj atmosferi. Protoni energije manje od 50 MeV vjerojatno potječu od geomagnetskih oluja. [7]
Zbog malog odstupanja unutarnjeg pojasa i Zemljine rotacijske osi, unutarnji Van Allenov pojas zračenja je najbliži Zemlji u južnom Atlantskom oceanu. Kao rezultat te nepravilnosti u južnom Atlantskom oceanu, dolazi do zamjena mjesta sjevernog i južnog magnetskog pola.
Protoni su kinetičke energije od 100 keV (može proći kroz olovo debljine 0,6 mm) do 400 MeV (može proći kroz olovo debljine 143 mm). Energija koju imaju brzi elektroni ili alfa-čestice, u unutarnjem i vanjskom Van Allenovom pojasu zračenja, opasna je za ljudsko zdravlje.
Utjecaj na putovanje svemirskim letjelicama
urediTeoretičari zavjere smatraju da astronauti ne bi preživjeli put do Mjeseca zbog jakog zračenja prilikom prolaska kroz Van Allenove pojaseve, te uslijed kozmičkih zraka. Objašnjenje je da su Apollo letjelice kroz Van Allenov pojas prolazile četiri sata, a od ionizirajućeg zračenja bili su zaštićeni metalnom oplatom same letjelice. Štoviše sama putanja letjelice od Zemlje do Mjeseca odabrana je na način da se što više smanji izlaganje zračenju prilikom prolaska kroz Van Allenov pojas. Čak je i sam dr James Van Allen, otkrivač Van Allenovog pojasa, demantirao tvrdnje da je zračenje preopasno za astronaute te je ustvrdio da je količina zračenja prilikom prolaska kroz Van Allenov pojas manja od 1 rem (10 mSv), što je ekvivalent normalnom ambijentalnom zračenju koje prosječan čovjek na zemlji primi u tri mjeseca. S druge strane, zračenje je upravo dokaz da su astronauti išli na Mjesec. Uočeno je da je 33 od 36 astronauta iz programa Apollo dobilo sivu mrenu za koje se pokazalo da je posljedica izloženosti kozmičkom zračenju za vrijeme putovanja. [8] [9]
Solarne ćelije, integrirani krugovi i davači mogu biti oštećeni kada prolaze kroz područje pojačanog zračenja, pogotovo za vrijeme geomagnetskih oluja. Sve manje elektroničke komponente, stvaraju veću mogućnost da budu oštećene. Moraju imati sloj veće tvrdoće da bi radile pouzdano. Svemirski teleskop Hubble, kao i drugi umjetni sateliti, često ugasi elektroniku dok prolazi kroz područje pojačane radijacije. [10]
Satelit koji je zaštićen aluminijskim limom 3 mm debljine te prolazi kroz Van Allenove pojaseve zračenja, primit će oko 2 500 rema (25 Sv) godišnje. Gotova sva radijacija se prima u unutarnjem pojasu. [11]
Izvori
uredi- ↑ Stern David P., Peredo, Mauricio: "Trapped Radiation - History" [1], 2009.
- ↑ Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation by Martin Walt, 1994.
- ↑ Elkington S. R., Hudson M. K., Chan A. A.: "Enhanced Radial Diffusion of Outer Zone Electrons in an Asymmetric Geomagnetic Field", publisher=American Geophysical Union, 2001.
- ↑ Shprits Y. Y., Thorne R. M.: "Time dependent radial diffusion modeling of relativistic electrons with realistic loss rates", journal=Geophysical Research Letters, 2004.
- ↑ Horne Richard B., Thorne Richard M.: "Wave acceleration of electrons in the Van Allen radiation belts", journal=Nature, 2005.
- ↑ "ECSS Space engineering ECSS-E-ST-10-04C" 2008.
- ↑ Thomas F. Tascione: "Introduction to the Space Environment", publisher=Kreiger Publishing CO., 1994.
- ↑ "Earth's Radiation Belts with Safe Zone Orbit", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA [2] Arhivirano 2016-01-13 na Wayback Machine-u, 2009.
- ↑ Rachel A.: "Earth's Safe Zone Became Hot Zone During Legendary Solar Storms", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA, [3] Arhivirano 2020-08-14 na Wayback Machine-u, 2009.
- ↑ [4] Arhivirano 2016-06-25 na Wayback Machine-u "Hubble Achieves Milestone: 100,000th Exposure", publisher=STScI, 1996.
- ↑ Ptak Andy: "Ask an Astrophysicist", publisher = NASA GSFC, [5] Arhivirano 2014-10-10 na Wayback Machine-u 1997.