Inbäddat i jordens magnetfält finns ett fascinerande fenomen:höga nivåer av strålning. Van Allen-bältet , även känt som Van Allen Radiation Belts eller helt enkelt Radiation Belts, är ett himmelskt skådespel som har fängslat forskare och rymdentusiaster i årtionden. I den här artikeln kommer vi att utforska dessa gåtfulla områden i vårt solsystem.
Innehåll
Van Allen-strålningsbälten är två zoner som omger den låga jordens omloppsbana där det finns ett relativt stort antal laddade partiklar med hög energi (snabbt rörliga). Partiklarna är huvudsakligen protoner och elektroner, som fångas i bältena av jordens magnetfält.
En grupp amerikanska forskare, under ledning av Dr James Van Allen, gjorde upptäckten 1958, med hjälp av information från Explorer I, USA:s första konstgjorda satellit. När teamet först upptäckte bältena, "var strålningen så intensiv att forskarna först trodde att de kunde spela in ett sovjetiskt kärnvapenprov", enligt NASA.
Van Allen lärde sig att astronauter säkert kunde flyga genom strålningsbälten om de gick genom svagare områden. Van Allen-bältena är centrerade längs jordens magnetiska ekvator i en region i den övre atmosfären som kallas magnetosfären eller exosfären.
Strålningsbältets elektroner är högenergiska elektroner som är inneslutna i jordens strålningsbälten:
Forskare tror att de flesta av partiklarna som bildar bälten kommer från solvinden, ett kontinuerligt flöde av partiklar som sänds ut av solen i alla riktningar. Andra partiklar har förmodligen sitt ursprung i kosmiska strålar.
I slutet av 1950-talet och början av 1960-talet bildades artificiella strålningsbälten av laddade partiklar som producerades genom detonation av kärnvapensprängämnen i rymden. Dessa strålningsbälten har dock försvagats med tiden. Planeterna Jupiter och Saturnus är omgivna av strålningsbälten som liknar jordens Van Allen-strålningsbälten.
För att resa till yttre rymden måste astronauter passera höga strålningsnivåer. För vissa är förekomsten av jordens strålningsbälten ett bevis på att vi aldrig landade på månen. De hävdar att strålningsnivån skulle ha "omedelbart dödat" astronauterna.
NASA säger att astronauter "flyger genom denna region snabbt för att begränsa sin exponering för strålning" och att en dödlig mängd strålning är 300 rad på en timme. Besättningen för Apollo-månlandningens strålningsdosimetrar mätte "deras totala dos för hela resan till månen och returen var inte mer än 2 rad under 6 dagar."
Det inre och yttre Van Allen-bältet liknar munkar. De skyddar jorden från solvind och solstormar.
Båda bältena kan expandera och dra ihop sig, men det inre Van Allen-bältet är mer stabilt än det yttre elektronstrålningsbältet. Deras rörelse kan påverka de mer än 800 satelliter som finns i bältena, vilket gör det avgörande för oss att veta mer om hur bältena fungerar så att vi kan skydda dessa satelliter.
2013 tillkännagav forskare en spännande upptäckt:ett tillfälligt tredje strålningsbälte orsakat av högenergielektroner. Även om detta tredje bälte är kortlivat, lägger det till ytterligare ett lager av komplexitet till Van Allen Belts beteende.
Forskare kunde upptäcka den tredje ringen på grund av NASA:s Van Allen Probes, tidigare kända som strålningsbältets stormsonder. Målet med sonderna är att få en bättre förståelse för rymdvädret innan det påverkar jorden. Sonderna visade att det under en månad i september 2012 fanns ett yttersta tredje bälte, vilket inspirerade forskare att ändra sitt tillvägagångssätt.
"Van Allen-sondernas observationer utmanade våra nuvarande åsikter om strålningsbältens fysik", säger rymdforskaren Yuri Shprits. "Tidigare gjorde vi uppskattningar och tyckte att de såg rimliga ut. Nu vet vi att vi måste förstå varje storm i mycket mer detalj och skapa globala modeller som kan rekonstruera vad som händer på varje nivå."
Relativistic Electron Proton Telescope (REPT) är ett instrument utformat för att studera de energiska partiklarna, speciellt elektroner och protoner, i jordens strålningsbälten. Det är ett av de vetenskapliga instrumenten ombord på Van Allen Probes.
REPT mäter och karakteriserar de energiska elektronerna och protonerna i Van Allen-bälten. Dessa partiklar är en kritisk komponent i strålningsbälten, och att studera deras egenskaper är avgörande för att förstå bältens dynamik och beteende.
För rymdutforskningsuppdrag är det avgörande att förstå Van Allen-bälten. Rymdfarkoster måste navigera i dessa regioner, och bältens strålning kan påverka rymdfarkosternas system och instrument. Forskare och ingenjörer arbetar med att designa rymdfarkoster som klarar utmaningarna från bältena.
Den här artikeln har uppdaterats i samband med AI-teknik, sedan faktagranskad och redigerad av en HowStuffWorks-redaktör.
