Van Allenovi pojasevi pulsiraju od solarnih čestica. Bonus slike: NASA / Tom Bridgman. Klikni za veću sliku
"Sigurna zona" u radijacijskim pojasevima koji okružuju Zemlju kreće se po visini i zemljopisnoj širini tijekom vrhova solarne aktivnosti, prema novom istraživanju NASA-inog tima. Sigurna zona nudi smanjen intenzitet zračenja svim potencijalnim svemirskim brodovima koji moraju letjeti u području zračenja.
"Ovo novo istraživanje približava nam razumijevanje kako nestaje dio zračnog pojasa", rekao je dr. Shing Fung iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard, Greenbelt, Md Fung, vodeći autor rada o ovom istraživanju koji se pojavljuje u linijska verzija Pisma o geofizičkim istraživanjima 22. veljače.
Tim je svoje rezultate temeljio na mjerenjima čestica velike brzine (elektrona), koje se sastoje od "zračnog pojasa Van Allena", iz serije meteoroloških svemirskih letjelica polarnih orbita od Nacionalne okeanske i atmosfere tijekom 1978. do 1999. Dok je svemirski brod letio u njihove polarne orbite, otkrili su manje čestica pojasa zračenja na određenom rasponu zemljopisne širine, što ukazuje na prolaze sigurne zone svemirskog broda. Istraživači su usporedili podatke uzete tijekom relativno niskog razdoblja sunčeve aktivnosti, zvane solarni minimum, s podacima iz razdoblja najveće solarne aktivnosti, zvane solarni maksimum. Uočili su pomak položaja sigurne zone prema većim geografskim širinama, a samim tim i nadmorskoj visini, za vrijeme solarnog maksimuma.
Ako su pojasevi zračenja vidljivi, nalikovali bi par krafni oko Zemlje, jedan unutar drugog, sa Zemljom u "rupi" unutarnje krafne. Sigurna zona, nazvana "utorno područje", činila bi se kao jaz između unutarnje i vanjske krafne. Pojasevi se zapravo sastoje od električno nabijenih čestica velike brzine (elektrona i atomskih jezgara) koje su zarobljene u Zemljinom magnetskom polju.
Zemljino magnetsko polje može biti predstavljeno linijama magnetske sile koje izlaze iz regije Južni polar, iz svemira i natrag u sjeverni polarni dio. Budući da se čestice zračnog pojasa nabijaju, njihovi se pokreti vode magnetskim linijama sile. Zarobljene čestice bi skakutale između stupova dok bi se spiralno vrtele oko polja polja.
Radio-valovi vrlo niske frekvencije (VLF) i pozadinski plin (plazma) također su zarobljeni u ovom području. Baš kao i prizma koja može saviti svjetlosni snop, plazma može saviti staze širenja VLF vala, uzrokujući da valovi teku duž Zemljinog magnetskog polja. VLF valovi čiste sigurnu zonu interakcijom s česticama zračenja, uklanjajući malo njihove energije i mijenjajući smjer. To snižava mjesto iznad polarnih područja gdje čestice odbijaju (zvane zrcalna točka). Na kraju zrcalna točka postaje toliko niska da se nalazi u Zemljinoj atmosferi. Kad se to dogodi, zarobljene čestice sudaraju se s atmosferskim česticama i gube se.
Prema timu, sigurna zona stvorena je u regiji u kojoj su VLF valovi povoljni za poticanje čestica. Njihova su istraživanja prvi pokazatelji da se lokacija ove regije može mijenjati sa ciklusom solarne aktivnosti. Sunce prolazi kroz 11-godišnji ciklus aktivnosti, od maksimuma do minimuma, i opet natrag. Tijekom sunčevog maksimuma, pojačano sunčevo ultraljubičasto (UV) zračenje zagrijava Zemljinu gornju atmosferu, ionosferu, zbog čega se ona širi. To povećava gustoću plazme zarobljene u Zemljinom magnetskom polju.
Povoljni uvjeti za interakciju VLF-valnih čestica ovise o specifičnoj kombinaciji gustoće plazme i jačine magnetskog polja. Iako se gustoća plazme općenito smanjuje s nadmorskom visinom, širenje ionosfere tijekom solarnog maksimuma čini plazmu gušću na minimalnoj nadmorskoj visini sigurne zone i prisiljava povoljnu gustoću plazme za sigurnu zonu da pređe na veću nadmorsku visinu. Uz to se s visinom smanjuje i jakost magnetskog polja. Da bi se pronašla povoljna jakost magnetskog polja za sigurnu zonu na većim visinama, moralo bi se migrirati prema polovima (veće zemljopisne širine), gdje su linije magnetskog polja koncentrirane i tako jače.
"Ovo otkriće pomaže suziti potragu za primarnim područjem interakcije čestica vala koje stvara sigurnu zonu", rekao je Fung. "Iako niti jedna poznata svemirska letjelica trenutno ne upotrebljava sigurnu zonu, naša bi znanja mogla pomoći u planiranju i operacijama budućih misija koje žele iskoristiti zonu."
Prema istraživačima, njihovo otkriće omogućeno je novim alatom za odabir i pronalaženje podataka koji je razvio tim, nazvanim Magnetospheric State Query System. Istraživanje je financiralo NASA i Nacionalno vijeće za istraživanje. Tim uključuje Fung, dr. Xi Shao (Nacionalno vijeće za istraživanje, Washington) i dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Izvorni izvor: NASA News Release
