Sabuk Radiasi Bumi (ERB), atau tali pinggang Van Allen, ialah kawasan angkasa lepas terdekat berhampiran planet kita, yang kelihatan seperti cincin, di mana terdapat aliran besar elektron dan proton. Bumi menahannya dengan medan magnet dipol.
Pembukaan
RPZ ditemui pada 1957-58. saintis dari Amerika Syarikat dan USSR. Explorer 1 (gambar di bawah), satelit angkasa lepas AS yang pertama dilancarkan pada tahun 1958, telah menyediakan data yang sangat penting. Terima kasih kepada percubaan di atas kapal yang dijalankan oleh orang Amerika di atas permukaan Bumi (pada ketinggian kira-kira 1000 km), tali pinggang sinaran (dalaman) ditemui. Kemudian, pada ketinggian kira-kira 20,000 km, zon kedua seperti itu ditemui. Tiada sempadan yang jelas antara tali pinggang dalam dan luar - yang pertama secara beransur-ansur masuk ke yang kedua. Kedua-dua zon radioaktiviti ini berbeza dalam tahap cas zarah dan komposisinya.
Kawasan ini dikenali sebagai tali pinggang Van Allen. James Van Allen ialah seorang ahli fizik yang eksperimennya membantu merekamenemui. Para saintis telah mendapati bahawa tali pinggang ini terdiri daripada angin suria dan zarah bercas sinar kosmik, yang tertarik ke Bumi oleh medan magnetnya. Setiap daripadanya membentuk torus di sekeliling planet kita (bentuk yang menyerupai donat).
Banyak eksperimen telah dijalankan di angkasa lepas sejak masa itu. Mereka memungkinkan untuk mengkaji ciri dan sifat utama RPZ. Bukan sahaja planet kita mempunyai tali pinggang radiasi. Mereka juga terdapat dalam badan angkasa lain yang mempunyai atmosfera dan medan magnet. Tali Pinggang Sinaran Van Allen ditemui terima kasih kepada kapal angkasa antara planet AS berhampiran Marikh. Selain itu, orang Amerika menemuinya berhampiran Zuhal dan Musytari.
Medan magnet dipol
Planet kita bukan sahaja mempunyai tali pinggang Van Allen, tetapi juga medan magnet dipol. Ia adalah satu set cengkerang magnet yang bersarang di dalam satu sama lain. Struktur bidang ini menyerupai kepala kubis atau bawang. Cangkang magnet boleh dibayangkan sebagai permukaan tertutup yang ditenun daripada garisan daya magnet. Semakin dekat cangkerang dengan pusat dipol, semakin besar kekuatan medan magnet. Selain itu, momentum yang diperlukan untuk zarah bercas untuk menembusinya dari luar juga meningkat.
Jadi, cangkerang ke-N mempunyai momentum zarah P . Dalam kes apabila momentum awal zarah tidak melebihi P , ia dicerminkan oleh medan magnet. Zarah itu kemudiannya kembali ke angkasa lepas. Walau bagaimanapun, ia juga berlaku bahawa ia berakhir pada shell Nth. Dalam kes inidia tidak lagi mampu meninggalkannya. Zarah yang terperangkap akan terperangkap sehingga ia hilang atau berlanggar dengan sisa atmosfera dan kehilangan tenaga.
Dalam medan magnet planet kita, cangkerang yang sama terletak pada jarak yang berbeza dari permukaan bumi pada longitud yang berbeza. Ini disebabkan oleh ketidakpadanan antara paksi medan magnet dan paksi putaran planet. Kesan ini paling baik dilihat pada Anomali Magnetik Brazil. Di kawasan ini, garisan daya magnet menurun, dan zarah terperangkap yang bergerak di sepanjangnya mungkin berada di bawah ketinggian 100 km, yang bermaksud ia akan mati di atmosfera bumi.
Komposisi RPG
Di dalam sabuk sinaran, taburan proton dan elektron tidak sama. Yang pertama berada di bahagian dalam, dan yang kedua - di bahagian luar. Oleh itu, pada peringkat awal kajian, saintis percaya bahawa terdapat sabuk sinaran luaran (elektronik) dan dalaman (proton) Bumi. Pada masa ini, pendapat ini tidak lagi berkaitan.
Mekanisme paling penting untuk penjanaan zarah yang mengisi tali pinggang Van Allen ialah pereputan neutron albedo. Perlu diingatkan bahawa neutron tercipta apabila atmosfera berinteraksi dengan sinaran kosmik. Aliran zarah-zarah ini bergerak ke arah dari planet kita (neutron albedo) melalui medan magnet Bumi tanpa halangan. Walau bagaimanapun, ia tidak stabil dan mudah mereput menjadi elektron, proton, dan antineutrino elektron. Nukleus albedo radioaktif, yang mempunyai tenaga tinggi, mereput di dalam zon tangkapan. Beginilah cara tali pinggang Van Allen diisi semula dengan positron dan elektron.
ERP dan ribut magnet
Apabila ribut magnet yang kuat bermula, zarah-zarah ini bukan sahaja memecut, ia meninggalkan tali pinggang radioaktif Van Allen, tertumpah keluar daripadanya. Hakikatnya ialah jika konfigurasi medan magnet berubah, titik cermin boleh direndam di atmosfera. Dalam kes ini, zarah-zarah, kehilangan tenaga (kehilangan pengionan, penyerakan), menukar sudut picnya dan kemudian binasa apabila ia mencapai lapisan atas magnetosfera.
RPZ dan lampu utara
Sabuk sinaran Van Allen dikelilingi oleh lapisan plasma, yang merupakan aliran proton (ion) dan elektron yang terperangkap. Salah satu sebab untuk fenomena seperti lampu utara (kutub) ialah zarah-zarah jatuh dari lapisan plasma, dan juga sebahagian daripada ERP luar. Aurora borealis ialah pancaran atom atmosfera, yang teruja akibat perlanggaran dengan zarah yang terjatuh dari tali pinggang.
RPZ Research
Hampir semua hasil asas kajian pembentukan seperti sabuk sinaran diperoleh sekitar tahun 1960-an dan 70-an. Pemerhatian terkini menggunakan stesen orbit, kapal angkasa antara planet dan peralatan saintifik terkini telah membolehkan saintis memperoleh maklumat baharu yang sangat penting. Tali pinggang Van Allen mengelilingi Bumi terus dikaji pada zaman kita. Mari bercakap secara ringkas tentang pencapaian paling penting dalam bidang ini.
Data diterima daripada Salyut-6
Penyelidik dari MEPhI pada awal 80-an abad yang lalumenyiasat aliran elektron dengan tahap tenaga yang tinggi di sekitar planet kita. Untuk melakukan ini, mereka menggunakan peralatan yang ada di stesen orbit Salyut-6. Ia membolehkan saintis mengasingkan fluks positron dan elektron dengan sangat berkesan, yang tenaganya melebihi 40 MeV. Orbit stesen (kecondongan 52°, ketinggian kira-kira 350-400 km) melepasi terutamanya di bawah tali pinggang sinaran planet kita. Walau bagaimanapun, ia masih menyentuh bahagian dalamannya di Anomali Magnetik Brazil. Apabila melintasi kawasan ini, aliran pegun yang terdiri daripada elektron bertenaga tinggi ditemui. Sebelum percubaan ini, hanya elektron direkodkan dalam ERP, yang tenaganya tidak melebihi 5 MeV.
Data daripada satelit buatan siri "Meteor-3"
Penyelidik dari MEPhI menjalankan pengukuran lanjut pada satelit buatan planet kita dalam siri Meteor-3, di mana ketinggian orbit bulat adalah 800 dan 1200 km. Kali ini peranti telah menembusi sangat dalam ke dalam RPZ. Beliau mengesahkan keputusan yang diperoleh sebelum ini di stesen Salyut-6. Kemudian para penyelidik memperoleh satu lagi keputusan penting dengan menggunakan spektrometer magnetik yang dipasang di stesen Mir dan Salyut-7. Telah terbukti bahawa tali pinggang stabil yang ditemui sebelum ini hanya terdiri daripada elektron (tanpa positron), yang tenaganya sangat tinggi (sehingga 200 MeV).
Penemuan tali pinggang pegun nukleus CNO
Sekumpulan penyelidik dari SNNP MSU pada akhir 80-an dan awal 90-an abad yang lalu menjalankan eksperimen yang bertujuan untukkajian tentang nukleus yang terletak di angkasa lepas terdekat. Pengukuran ini dilakukan menggunakan ruang berkadar dan emulsi fotografi nuklear. Mereka dijalankan pada satelit siri Kosmos. Para saintis telah mengesan kehadiran aliran nukleus N, O dan Ne di kawasan angkasa lepas di mana orbit satelit buatan (kecondongan 52 °, ketinggian kira-kira 400-500 km) melintasi anomali Brazil.
Seperti yang ditunjukkan oleh analisis, nukleus ini, yang tenaganya mencapai beberapa puluh MeV/nukleon, bukan berasal dari galaksi, albedo atau suria, kerana ia tidak dapat menembusi secara mendalam ke dalam magnetosfera planet kita dengan tenaga sedemikian. Jadi saintis menemui komponen anomali sinar kosmik, yang ditangkap oleh medan magnet.
Atom tenaga rendah dalam jirim antara bintang mampu menembusi heliosfera. Kemudian sinaran ultraviolet Matahari mengionkan mereka sekali atau dua kali. Zarah bercas yang terhasil dipercepatkan oleh hadapan angin suria, mencapai beberapa puluh MeV/nukleon. Mereka kemudian memasuki magnetosfera, di mana ia ditangkap dan terion sepenuhnya.
Sabuk kuasi pegun bagi proton dan elektron
Pada 22 Mac 1991, suar yang kuat berlaku di Matahari, yang disertai dengan lemparan jisim jisim suria yang besar. Ia mencapai magnetosfera pada 24 Mac dan menukar kawasan luarnya. Zarah angin suria, yang mempunyai tenaga tinggi, pecah ke dalam magnetosfera. Mereka sampai ke kawasan di mana CRESS, satelit Amerika, berada ketika itu. dipasang padanyainstrumen merekodkan peningkatan mendadak dalam proton, yang tenaganya berkisar antara 20 hingga 110 MeV, serta elektron berkuasa (kira-kira 15 MeV). Ini menunjukkan kemunculan tali pinggang baru. Pertama, tali pinggang kuasi-pegun diperhatikan pada beberapa kapal angkasa. Walau bagaimanapun, hanya di stesen Mir ia dipelajari sepanjang hayatnya, iaitu kira-kira dua tahun.
Omong-omong, pada tahun 60-an abad yang lalu, akibat fakta bahawa peranti nuklear meletup di angkasa, tali pinggang kuasi-pegun muncul, yang terdiri daripada elektron dengan tenaga rendah. Ia berlangsung kira-kira 10 tahun. Serpihan radioaktif pembelahan mereput, yang merupakan sumber zarah bercas.
Adakah RPG di Bulan
Satelit planet kita tidak mempunyai tali pinggang sinaran Van Allen. Di samping itu, ia tidak mempunyai suasana pelindung. Permukaan bulan terdedah kepada angin suria. Suar suria yang kuat, jika ia berlaku semasa ekspedisi bulan, akan membakar kedua-dua angkasawan dan kapsul, kerana akan ada aliran besar sinaran yang akan dilepaskan, yang boleh membawa maut.
Adakah mungkin untuk melindungi diri anda daripada sinaran kosmik
Soalan ini telah menarik minat saintis selama bertahun-tahun. Dalam dos yang kecil, radiasi, seperti yang anda tahu, hampir tidak memberi kesan kepada kesihatan kita. Walau bagaimanapun, ia selamat hanya apabila ia tidak melebihi ambang tertentu. Adakah anda tahu apakah tahap sinaran di luar tali pinggang Van Allen, di permukaan planet kita? Biasanya kandungan zarah radon dan torium tidak melebihi 100 Bq setiap 1 m3. Di dalam RPZangka ini jauh lebih tinggi.
Sudah tentu, tali pinggang sinaran Van Allen Land sangat berbahaya bagi manusia. Kesannya pada badan telah dikaji oleh ramai penyelidik. Para saintis Soviet pada tahun 1963 memberitahu Bernard Lovell, seorang ahli astronomi British yang terkenal, bahawa mereka tidak tahu cara untuk melindungi seseorang daripada pendedahan kepada radiasi di angkasa. Ini bermakna bahawa walaupun peluru berdinding tebal peralatan Soviet tidak dapat mengatasinya. Bagaimanakah logam paling nipis yang digunakan dalam kapsul Amerika, hampir seperti foil, melindungi angkasawan?
Menurut NASA, ia menghantar angkasawan ke bulan hanya apabila tiada suar dijangka, yang boleh diramalkan oleh organisasi. Inilah yang memungkinkan untuk mengurangkan bahaya sinaran ke tahap minimum. Pakar lain, bagaimanapun, berpendapat bahawa seseorang hanya boleh meramalkan secara kasar tarikh pelepasan besar.
Tali pinggang Van Allen dan penerbangan ke bulan
Leonov, seorang angkasawan Soviet, namun pergi ke angkasa lepas pada tahun 1966. Bagaimanapun, dia memakai sut utama yang sangat berat. Dan selepas 3 tahun, angkasawan dari Amerika Syarikat melompat di permukaan bulan, dan jelas sekali tidak memakai pakaian angkasa yang berat. Mungkin, selama bertahun-tahun, pakar NASA telah berjaya menemui bahan ultra-ringan yang boleh melindungi angkasawan daripada radiasi? Penerbangan ke bulan masih menimbulkan banyak persoalan. Salah satu hujah utama mereka yang percaya bahawa Amerika tidak mendarat di atasnya ialah kewujudan sabuk radiasi.
