O Cinturão de Radiação da Terra (ERB), ou cinturão de Van Allen, é a região do espaço mais próximo do nosso planeta, que se parece com um anel, no qual há fluxos gigantes de elétrons e prótons. A terra os mantém com um campo magnético dipolar.
Abertura
RPZ foi descoberto em 1957-58. cientistas dos Estados Unidos e da URSS. Explorer 1 (foto abaixo), o primeiro satélite espacial dos EUA lançado em 1958, forneceu dados muito importantes. Graças a um experimento a bordo realizado pelos americanos acima da superfície da Terra (a uma altitude de cerca de 1000 km), foi encontrado um cinturão de radiação (interno). Mais tarde, a uma altitude de cerca de 20.000 km, uma segunda zona foi descoberta. Não há um limite claro entre os cinturões interno e externo - o primeiro passa gradualmente para o segundo. Essas duas zonas de radioatividade diferem no grau de carga das partículas e sua composição.
Essas áreas ficaram conhecidas como os cinturões de Van Allen. James Van Allen é um físico cujo experimento os ajudoudescobrir. Os cientistas descobriram que esses cinturões consistem no vento solar e partículas carregadas de raios cósmicos, que são atraídas para a Terra por seu campo magnético. Cada um deles forma um toro ao redor do nosso planeta (uma forma que lembra uma rosquinha).
Muitas experiências foram realizadas no espaço desde aquela época. Eles possibilitaram o estudo das principais características e propriedades da RPZ. Não só o nosso planeta tem cinturões de radiação. Eles também são encontrados em outros corpos celestes que possuem uma atmosfera e um campo magnético. O Cinturão de Radiação de Van Allen foi descoberto graças à espaçonave interplanetária dos EUA perto de Marte. Além disso, os americanos encontraram perto de Saturno e Júpiter.
Campo magnético dipolar
Nosso planeta não possui apenas o cinturão de Van Allen, mas também um campo magnético dipolar. É um conjunto de conchas magnéticas aninhadas umas dentro das outras. A estrutura deste campo lembra uma cabeça de repolho ou uma cebola. A casca magnética pode ser imaginada como uma superfície fechada tecida de linhas magnéticas de força. Quanto mais próxima a casca estiver do centro do dipolo, maior será a força do campo magnético. Além disso, o momento necessário para uma partícula carregada penetrá-la do lado de fora também aumenta.
Então, a enésima camada tem o momento da partícula P . No caso em que o momento inicial da partícula não excede P , ela é refletida pelo campo magnético. A partícula então retorna ao espaço sideral. No entanto, também acontece que acaba no Nth shell. Nesse casoela não é mais capaz de deixá-lo. A partícula aprisionada ficará aprisionada até que se dissipe ou colida com a atmosfera residual e perca energia.
No campo magnético do nosso planeta, a mesma concha está localizada a diferentes distâncias da superfície da Terra em diferentes longitudes. Isso se deve ao desencontro entre o eixo do campo magnético e o eixo de rotação do planeta. Este efeito é melhor observado sobre a Anomalia Magnética Brasileira. Nesta área, as linhas de força magnética descem e as partículas presas que se movem ao longo delas podem estar abaixo de 100 km de altura, o que significa que elas morrerão na atmosfera da Terra.
Composição de RPG
Dentro do cinturão de radiação, a distribuição de prótons e elétrons não é a mesma. Os primeiros estão na parte interna e os segundos - na parte externa. Portanto, em um estágio inicial do estudo, os cientistas acreditavam que havia cinturões de radiação externos (eletrônicos) e internos (prótons) da Terra. Atualmente, esta opinião não é mais relevante.
O mecanismo mais significativo para a geração de partículas que preenchem o cinturão de Van Allen é o decaimento de nêutrons albedo. Deve-se notar que os nêutrons são criados quando a atmosfera interage com a radiação cósmica. O fluxo dessas partículas se movendo na direção do nosso planeta (albedo nêutrons) passa pelo campo magnético da Terra sem impedimentos. No entanto, eles são instáveis e decaem facilmente em elétrons, prótons e antineutrinos de elétrons. Núcleos de albedo radioativos, que têm alta energia, decaem dentro da zona de captura. É assim que o cinturão de Van Allen é reabastecido com pósitrons e elétrons.
ERP e tempestades magnéticas
Quando fortes tempestades magnéticas começam, essas partículas não apenas aceleram, elas deixam o cinturão radioativo de Van Allen, saindo dele. O fato é que se a configuração do campo magnético mudar, os pontos do espelho podem ficar imersos na atmosfera. Neste caso, as partículas, perdendo energia (perdas por ionização, espalhamento), mudam seus ângulos de inclinação e depois perecem quando atingem as camadas superiores da magnetosfera.
RPZ e aurora boreal
O cinturão de radiação de Van Allen é cercado por uma camada de plasma, que é um fluxo aprisionado de prótons (íons) e elétrons. Uma das razões para um fenômeno como as luzes do norte (polares) é que as partículas caem da camada de plasma e também parcialmente do ERP externo. A aurora boreal é a emissão de átomos atmosféricos, que são excitados devido à colisão com partículas que caíram do cinturão.
RPZ Research
Quase todos os resultados fundamentais dos estudos de formações como cinturões de radiação foram obtidos por volta das décadas de 1960 e 1970. Observações recentes usando estações orbitais, naves espaciais interplanetárias e os mais recentes equipamentos científicos permitiram aos cientistas obter novas informações muito importantes. Os cinturões de Van Allen ao redor da Terra continuam a ser estudados em nosso tempo. Vamos falar brevemente sobre as conquistas mais importantes nessa área.
Dados recebidos da Salyut-6
Pesquisadores do MEPhI no início dos anos 80 do século passadoinvestigou os fluxos de elétrons com alto nível de energia na vizinhança imediata do nosso planeta. Para fazer isso, eles usaram o equipamento que estava na estação orbital Salyut-6. Permitiu que os cientistas isolassem de forma muito eficaz os fluxos de pósitrons e elétrons, cuja energia excede 40 MeV. A órbita da estação (inclinação 52°, altitude cerca de 350-400 km) passava principalmente abaixo do cinturão de radiação do nosso planeta. No entanto, ainda tocou sua parte interna na Anomalia Magnética Brasileira. Ao cruzar esta região, foram encontrados fluxos estacionários constituídos por elétrons de alta energia. Antes deste experimento, apenas elétrons eram registrados no ERP, cuja energia não excedia 5 MeV.
Dados de satélites artificiais da série "Meteor-3"
Pesquisadores do MEPhI realizaram outras medições em satélites artificiais do nosso planeta da série Meteor-3, nos quais a altura das órbitas circulares era de 800 e 1200 km. Desta vez, o dispositivo penetrou muito profundamente na RPZ. Ele confirmou os resultados obtidos anteriormente na estação Salyut-6. Em seguida, os pesquisadores obtiveram outro resultado importante usando os espectrômetros magnéticos instalados nas estações Mir e Salyut-7. Ficou provado que o cinturão estável descoberto anteriormente consiste exclusivamente de elétrons (sem pósitrons), cuja energia é muito alta (até 200 MeV).
Descoberta do cinturão estacionário de núcleos de CNO
Um grupo de pesquisadores do SNNP MSU no final dos anos 80 e início dos anos 90 do século passado realizou um experimento com o objetivo deo estudo dos núcleos que estão localizados no espaço exterior mais próximo. Essas medidas foram realizadas usando câmaras proporcionais e emulsões fotográficas nucleares. Eles foram realizados em satélites da série Kosmos. Cientistas detectaram a presença de correntes de núcleos de N, O e Ne em uma região do espaço sideral em que a órbita de um satélite artificial (uma inclinação de 52°, uma altitude de cerca de 400-500 km) cruzou a anomalia brasileira.
Como a análise mostrou, esses núcleos, cuja energia atingia várias dezenas de MeV/núcleon, não eram de origem galáctica, albedo ou solar, pois não podiam penetrar profundamente na magnetosfera do nosso planeta com tal energia. Assim, os cientistas descobriram o componente anômalo dos raios cósmicos, capturados pelo campo magnético.
Átomos de baixa energia na matéria interestelar são capazes de penetrar na heliosfera. Então a radiação ultravioleta do Sol os ioniza uma ou duas vezes. As partículas carregadas resultantes são aceleradas pelas frentes de vento solar, atingindo várias dezenas de MeV/nucleon. Eles então entram na magnetosfera, onde são capturados e totalmente ionizados.
Cinturão quase estacionário de prótons e elétrons
Em 22 de março de 1991, uma poderosa explosão ocorreu no Sol, que foi acompanhada pela ejeção de uma enorme massa de matéria solar. Chegou à magnetosfera em 24 de março e mudou sua região externa. Partículas do vento solar, que tinham alta energia, irromperam na magnetosfera. Eles chegaram à área onde o CRESS, o satélite americano, estava então localizado. instalado neleinstrumentos registraram um aumento acentuado de prótons, cuja energia variou de 20 a 110 MeV, além de elétrons poderosos (cerca de 15 MeV). Isso indicou o surgimento de um novo cinturão. Primeiro, o cinturão quase estacionário foi observado em várias naves espaciais. No entanto, apenas na estação Mir foi estudado durante toda a sua vida útil, que é de cerca de dois anos.
A propósito, na década de 60 do século passado, como resultado da explosão de dispositivos nucleares no espaço, surgiu um cinturão quase estacionário, composto por elétrons de baixas energias. Durou aproximadamente 10 anos. Os fragmentos radioativos de fissão decaíram, que era a fonte de partículas carregadas.
Existe um RPG na Lua
O satélite do nosso planeta não possui o cinturão de radiação de Van Allen. Além disso, não possui atmosfera protetora. A superfície da lua é exposta aos ventos solares. Uma forte explosão solar, se ocorresse durante uma expedição lunar, incineraria tanto os astronautas quanto as cápsulas, pois haveria um enorme fluxo de radiação que seria liberado, o que é mortal.
É possível se proteger da radiação cósmica
Esta questão tem sido de interesse dos cientistas por muitos anos. Em pequenas doses, a radiação, como você sabe, praticamente não afeta nossa saúde. No entanto, é seguro apenas quando não excede um determinado limite. Você sabe qual é o nível de radiação fora do cinturão de Van Allen, na superfície do nosso planeta? Normalmente, o conteúdo de partículas de radônio e tório não excede 100 Bq por 1 m3. Dentro do RPZesses números são muito maiores.
Claro, os cinturões de radiação de Van Allen Land são muito perigosos para os humanos. Seu efeito no corpo foi estudado por muitos pesquisadores. Cientistas soviéticos em 1963 disseram a Bernard Lovell, um conhecido astrônomo britânico, que eles não conheciam um meio de proteger uma pessoa da exposição à radiação no espaço. Isso significava que mesmo as conchas de paredes grossas dos aparelhos soviéticos não podiam lidar com isso. Como o metal mais fino usado nas cápsulas americanas, quase como papel alumínio, protegeu os astronautas?
De acordo com a NASA, ele enviou astronautas à lua apenas quando não se esperavam erupções, o que a organização é capaz de prever. Foi isso que tornou possível reduzir ao mínimo o risco de radiação. Outros especialistas, no entanto, argumentam que só se pode prever aproximadamente a data de grandes emissões.
O cinturão de Van Allen e o vôo para a lua
Leonov, um cosmonauta soviético, no entanto, foi para o espaço sideral em 1966. No entanto, ele estava vestindo um terno de chumbo superpesado. E depois de 3 anos, os astronautas dos Estados Unidos estavam pulando na superfície lunar, e obviamente não em trajes espaciais pesados. Talvez, ao longo dos anos, os especialistas da NASA tenham conseguido descobrir um material ultraleve que protege de forma confiável os astronautas da radiação? O voo para a lua ainda levanta muitas questões. Um dos principais argumentos daqueles que acreditam que os americanos não desembarcaram nela é a existência de cinturões de radiação.
