Коланите на Van Allen пулсират от слънчеви частици. Кредит за изображение: НАСА / Том Бриджман. Щракнете за уголемяване
„Безопасна зона“ в радиационните пояси, заобикалящи Земята, се движи с по-голяма надморска височина и географска ширина по време на върховете на слънчевата активност, според нови изследвания на ръководен от НАСА екип. Безопасната зона предлага намалена интензивност на радиация на всеки потенциален космически кораб, който трябва да лети в района на радиационния пояс.
„Това ново изследване ни доближава до разбирането на това как част от радиационния пояс изчезва“, казва д-р Шин Фунг от Центъра за космически полети на Годард на НАСА, Гринбелт, Md Fung, водещ автор на статия за това изследване, появяваща се в линия версия на писма за геофизични изследвания 22 февруари.
Екипът се основава на резултатите си от измервания на високоскоростни частици (електрони), които се състоят от „радиационния пояс на Ван Алън” от серията от полярно-орбитални метеорологични космически кораби на Националната океански и атмосферна администрация през 1978 до 1999 г. Докато космическият кораб лети в полярните си орбити, те откриха по-малко частици на радиационния пояс в определен диапазон на ширина, което показва проходите на безопасна зона от космическия кораб. Изследователите сравняват данните, взети по време на сравнително ниски периоди на слънчева активност, наречени слънчев минимум, с данни от периоди на пикова слънчева активност, наречени слънчев максимум. Те забелязаха изместване на местоположението на безопасната зона към по-високи географски ширини и следователно надморска височина по време на слънчевия максимум.
Ако радиационните пояси бяха видими, те щяха да приличат на двойка понички около Земята, едно в друго, със Земята в „дупката“ на най-вътрешната поничка. Безопасната зона, наречена „област на слота“, ще изглежда като пролука между вътрешната и външната поничка. Поясите всъщност се състоят от високоскоростни електрически заредени частици (електрони и атомни ядра), които са хванати в магнитното поле на Земята.
Магнитното поле на Земята може да бъде представено с линии на магнитна сила, излизащи от Южния полярен регион, навън в Космоса и обратно в Северния полярен регион. Тъй като частиците от лъчевия пояс са заредени, техните движения се ръководят от магнитните силови линии. Заловените частици биха отскачали между полюсите, докато се спираха около полевите линии.
Радио вълните с много ниска честота (VLF) и фонов газ (плазма) също са хванати в този регион. Подобно на призмата, която може да огъва светлинен лъч, плазмата може да огъва пътищата за разпространение на VLF вълната, което кара вълните да текат по магнитното поле на Земята. VLF вълните изчистват безопасната зона, взаимодействайки с частиците на радиационния пояс, премахвайки малко от тяхната енергия и променяйки посоката им. Това понижава мястото над полярните области, където частиците отскачат (наречена огледална точка). В крайна сметка огледалната точка става толкова ниска, че се намира в земната атмосфера. Когато това се случи, уловените частици се сблъскват с атмосферни частици и се губят.
Според екипа безопасната зона е създадена в регион, в който условията са благоприятни за VLF вълните да изритат частиците. Техните изследвания са първата индикация, че местоположението на този регион може да се промени с цикъла на слънчевата активност. Слънцето преминава през 11-годишен цикъл на дейност, от максимум до минимум, и отново обратно. По време на слънчевия максимум, повишената слънчева ултравиолетова (UV) радиация загрява горната атмосфера на Земята, йоносферата, причинявайки тя да се разширява. Това увеличава плътността на плазмата, хваната в магнитното поле на Земята.
Благоприятните условия за взаимодействие на VLF вълна-частици зависят от специфичната комбинация от плътност на плазмата и силата на магнитното поле. Въпреки че плътността на плазмата обикновено намалява с надморската височина, разширяването на йоносферата по време на слънчевия максимум прави плазмата по-плътна на минималната слънчева надморска височина на безопасната зона и принуждава благоприятната плазмена плътност за безопасната зона да мигрира на по-голяма надморска височина. Освен това силата на магнитното поле също намалява с надморската височина. За да се намери благоприятната сила на магнитното поле за безопасната зона на по-голяма надморска височина, човек трябва да мигрира към полюсите (по-високите ширини), където линиите на магнитното поле са по-концентрирани и по този начин по-силни.
„Това откритие помага за стесняване на търсенето на региона за взаимодействие на първичната вълна-частици, който създава безопасната зона“, каза Фунг. „Въпреки че никой известен космически кораб не използва широко безопасната зона сега, нашите знания биха могли да помогнат за планирането и операциите на бъдещи мисии, които искат да се възползват от зоната.“
Според изследователите откриването им е било активирано от нов инструмент за подбор и извличане на данни, разработен от екипа, наречен Magnetospheric State Query System. Изследването е финансирано от НАСА и Националния съвет за научни изследвания. Екипът включва Fung, д-р Си Шао (Национален съвет за научни изследвания, Вашингтон) и д-р Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Оригинален източник: NASA News Release
