Ремені Ван Аллена пульсують від сонячних частинок. Кредит зображення: NASA / Том Брідгман. Натисніть, щоб збільшити
Згідно з новими дослідженнями під керівництвом НАСА, "безпечна зона" в радіаційних поясах, що оточують Землю, переміщується на висоту та широту під час піків сонячної активності. Безпечна зона пропонує знижену інтенсивність випромінювання для будь-якого потенційного космічного корабля, який повинен літати в районі радіаційного поясу.
"Це нове дослідження наближає нас до розуміння того, як зникає ділянка радіаційного пояса", - сказав доктор Шін Фунг з Центру космічних польотів Годдарда НАСА, Грінбельт, штат Місс Фунг, провідний автор статті про це дослідження, що з'являється в лінійна версія листів з геофізичних досліджень 22 лютого.
Команда ґрунтувалась на результатах вимірювання швидкодіючих частинок (електронів), що складаються з "радіаційного поясу Ван Аллена", з серії метеорологічних космічних апаратів полярної орбіти Національної океаніки та атмосфери протягом 1978 по 1999 рік. Коли космічний корабель пролітав у на своїх полярних орбітах вони виявили меншу кількість частинок радіаційного пояса на певному широтному діапазоні, що вказувало на безпечні проходи космічного корабля. Дослідники порівнювали дані, взяті протягом відносно низьких періодів сонячної активності, званих мінімальним сонячним періодом, з даними пікових періодів сонячної активності, званих сонячним максимумом. Вони помітили зміщення положення безпечної зони у бік більш високих широт, а отже і висот, під час сонячного максимуму.
Якби випромінювальні пояси були видні, вони нагадували б пару пончиків навколо Землі, один із другого, із Землею у «дірі» найпотаємнішого пончика. Безпечна зона, яка називається «область прорізу», виглядає як проміжок між внутрішнім і зовнішнім пончиком. Пояси насправді складаються з швидкодіючих електрично заряджених частинок (електронів та атомних ядер), які потрапляють у магнітне поле Землі.
Магнітне поле Землі може бути представлене лініями магнітної сили, що виходять з Південного Полярного регіону, у космос і назад у Північний Полярний регіон. Оскільки частинки променевого пояса заряджені, їх рухи керуються магнітними силовими лініями. Захоплені частинки відскакують між полюсами, спіралюючись навколо польових ліній.
Радіохвилі дуже низької частоти (VLF) та фоновий газ (плазма) також захоплені в цьому регіоні. Так само, як призма, яка може зігнути світловий промінь, плазма може зігнути шляхи поширення хвиль VLF, внаслідок чого хвилі течуть уздовж магнітного поля Землі. Хвилі VLF очищають безпечну зону, взаємодіючи з частинками радіаційного поясу, видаляючи трохи своєї енергії та змінюючи напрямок. Це знижує місце над полярними областями, де частинки відскакують (називаються дзеркальною точкою). Зрештою, дзеркальна точка стає настільки низькою, що знаходиться в атмосфері Землі. Коли це відбувається, захоплені частинки стикаються з атмосферними частинками і втрачаються.
За даними команди, безпечна зона створена в регіоні, де сприятливі умови для хвиль УРЧ для виштовхування частинок. Їх дослідження є першим свідченням того, що розташування цього регіону може змінюватися з циклом сонячної активності. Сонце проходить 11-річний цикл діяльності, від максимуму до мінімального, і знову повертається назад. Під час сонячного максимуму підвищене сонячне ультрафіолетове (УФ) випромінювання нагріває земну верхню атмосферу, іоносферу, внаслідок чого вона розширюється. Це збільшує щільність плазми, захопленої в магнітному полі Землі.
Сприятливі умови взаємодії VLF хвилі-частинки залежать від конкретного поєднання щільності плазми та напруженості магнітного поля. Хоча щільність плазми зазвичай зменшується із висотою, розширення іоносфери під час сонячного максимуму робить плазму щільнішою на мінімальній висоті сонячної зони та змушує сприятливу щільність плазми для безпечної зони мігрувати на більш високу висоту. Крім того, напруженість магнітного поля також зменшується з висотою. Щоб знайти сприятливу напруженість магнітного поля для безпечної зони на більших висотах, треба було б переміститися до полюсів (більш високих широт), де лінії магнітного поля більш сконцентровані і, таким чином, сильніші.
"Це відкриття допомагає звузити пошук первинної області взаємодії хвиля-частинка, яка створює безпечну зону", - сказав Фунг. "Хоча жоден з відомих космічних апаратів зараз широко не використовує безпечну зону, наші знання можуть допомогти в плануванні та операціях майбутніх місій, які хочуть скористатися зоною".
Як стверджують дослідники, їх відкриття стало можливим завдяки новому інструменту вибору та пошуку даних, розробленому командою, який називається системою магнітосферних державних запитів. Дослідження фінансувалося НАСА та Національною науковою радою. До складу команди входять Фунг, доктор Сі Шао (Національна науково-дослідна рада, штат Вашингтон) та доктор Лун Ч. Тан (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Оригінальне джерело: NASA News Release
