Sabuk Radiasi Bumi (ERB), atau sabuk Van Allen, adalah wilayah luar angkasa terdekat di dekat planet kita, yang terlihat seperti cincin, di mana terdapat aliran elektron dan proton raksasa. Bumi menahan mereka dengan medan magnet dipol.
Pembukaan
RPZ ditemukan pada tahun 1957-58. ilmuwan dari Amerika Serikat dan Uni Soviet. Explorer 1 (gambar di bawah), satelit luar angkasa AS pertama yang diluncurkan pada tahun 1958, telah memberikan data yang sangat penting. Berkat eksperimen onboard yang dilakukan oleh orang Amerika di atas permukaan bumi (pada ketinggian sekitar 1000 km), sabuk radiasi (internal) ditemukan. Kemudian, pada ketinggian sekitar 20.000 km, zona kedua ditemukan. Tidak ada batas yang jelas antara sabuk dalam dan luar - yang pertama secara bertahap masuk ke yang kedua. Kedua zona radioaktivitas ini berbeda dalam derajat muatan partikel dan komposisinya.
Area ini dikenal sebagai sabuk Van Allen. James Van Allen adalah seorang fisikawan yang eksperimennya membantu merekamenemukan. Para ilmuwan telah menemukan bahwa sabuk ini terdiri dari angin matahari dan partikel bermuatan sinar kosmik, yang tertarik ke Bumi oleh medan magnetnya. Masing-masing membentuk torus di sekitar planet kita (bentuk yang menyerupai donat).
Banyak eksperimen telah dilakukan di luar angkasa sejak saat itu. Mereka memungkinkan untuk mempelajari fitur dan properti utama RPZ. Tidak hanya planet kita yang memiliki sabuk radiasi. Mereka juga ditemukan di benda langit lain yang memiliki atmosfer dan medan magnet. Sabuk Radiasi Van Allen ditemukan berkat pesawat ruang angkasa antarplanet AS di dekat Mars. Selain itu, orang Amerika menemukannya di dekat Saturnus dan Jupiter.
Medan magnet dipol
Planet kita tidak hanya memiliki sabuk Van Allen, tetapi juga medan magnet dipol. Ini adalah satu set cangkang magnetik yang bersarang di dalam satu sama lain. Struktur bidang ini menyerupai kepala kubis atau bawang. Cangkang magnetik dapat dibayangkan sebagai permukaan tertutup yang dijalin dari garis gaya magnet. Semakin dekat cangkang ke pusat dipol, semakin besar kekuatan medan magnetnya. Selain itu, momentum yang dibutuhkan partikel bermuatan untuk menembusnya dari luar juga meningkat.
Jadi, kulit ke-N memiliki momentum partikel P . Dalam kasus ketika momentum awal partikel tidak melebihi P , itu dipantulkan oleh medan magnet. Partikel tersebut kemudian kembali ke luar angkasa. Namun, itu juga terjadi pada kulit ke-N. Pada kasus inidia tidak bisa lagi meninggalkannya. Partikel yang terperangkap akan terperangkap hingga menghilang atau bertabrakan dengan sisa atmosfer dan kehilangan energi.
Dalam medan magnet planet kita, cangkang yang sama terletak pada jarak yang berbeda dari permukaan bumi pada garis bujur yang berbeda. Hal ini disebabkan ketidaksesuaian antara sumbu medan magnet dan sumbu rotasi planet. Efek ini paling baik dilihat di atas Anomali Magnetik Brasil. Di daerah ini, garis-garis gaya magnet turun, dan partikel-partikel terperangkap yang bergerak di sepanjang garis-garis itu mungkin tingginya di bawah 100 km, yang berarti mereka akan mati di atmosfer bumi.
Komposisi RPG
Di dalam sabuk radiasi, distribusi proton dan elektron tidak sama. Yang pertama ada di bagian dalam, dan yang kedua - di luar. Oleh karena itu, pada tahap awal penelitian, para ilmuwan percaya bahwa ada sabuk radiasi eksternal (elektronik) dan internal (proton) Bumi. Saat ini pendapat tersebut sudah tidak relevan lagi.
Mekanisme paling signifikan untuk pembentukan partikel yang mengisi sabuk Van Allen adalah peluruhan neutron albedo. Perlu dicatat bahwa neutron tercipta ketika atmosfer berinteraksi dengan radiasi kosmik. Aliran partikel-partikel ini bergerak ke arah dari planet kita (albedo neutron) melewati medan magnet bumi tanpa hambatan. Namun, mereka tidak stabil dan mudah meluruh menjadi elektron, proton, dan antineutrino elektron. Inti albedo radioaktif, yang memiliki energi tinggi, meluruh di dalam zona penangkapan. Beginilah cara sabuk Van Allen diisi ulang dengan positron dan elektron.
ERP dan badai magnet
Ketika badai magnet yang kuat dimulai, partikel-partikel ini tidak hanya berakselerasi, mereka meninggalkan sabuk radioaktif Van Allen, keluar darinya. Faktanya adalah bahwa jika konfigurasi medan magnet berubah, titik-titik cermin dapat terbenam di atmosfer. Dalam hal ini, partikel, kehilangan energi (kehilangan ionisasi, hamburan), mengubah sudut pitchnya dan kemudian binasa ketika mencapai lapisan atas magnetosfer.
RPZ dan cahaya utara
Sabuk radiasi Van Allen dikelilingi oleh lapisan plasma, yang merupakan aliran proton (ion) dan elektron yang terperangkap. Salah satu alasan untuk fenomena seperti cahaya utara (kutub) adalah bahwa partikel jatuh dari lapisan plasma, dan juga sebagian dari ERP luar. Aurora borealis adalah emisi atom atmosfer, yang tereksitasi karena tumbukan dengan partikel yang jatuh dari sabuk.
Penelitian RPZ
Hampir semua hasil dasar studi formasi seperti sabuk radiasi diperoleh sekitar tahun 1960-an dan 70-an. Pengamatan terbaru menggunakan stasiun orbital, pesawat ruang angkasa antarplanet dan peralatan ilmiah terbaru telah memungkinkan para ilmuwan untuk memperoleh informasi baru yang sangat penting. Sabuk Van Allen di sekitar Bumi terus dipelajari di zaman kita. Mari kita bicara secara singkat tentang pencapaian terpenting di bidang ini.
Data diterima dari Salyut-6
Peneliti dari MEPHI di awal tahun 80-an abad terakhirmenyelidiki aliran elektron dengan tingkat energi tinggi di sekitar planet kita. Untuk melakukan ini, mereka menggunakan peralatan yang ada di stasiun orbital Salyut-6. Ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengisolasi fluks positron dan elektron dengan sangat efektif, yang energinya melebihi 40 MeV. Orbit stasiun (kemiringan 52°, ketinggian sekitar 350-400 km) melewati terutama di bawah sabuk radiasi planet kita. Namun, masih menyentuh bagian dalamnya di Anomali Magnetik Brasil. Saat melintasi wilayah ini, aliran stasioner yang terdiri dari elektron berenergi tinggi ditemukan. Sebelum percobaan ini, hanya elektron yang tercatat dalam ERP, yang energinya tidak melebihi 5 MeV.
Data dari satelit buatan seri "Meteor-3"
Para peneliti dari MEPHI melakukan pengukuran lebih lanjut pada satelit buatan planet seri Meteor-3 kita, di mana ketinggian orbit melingkar adalah 800 dan 1200 km. Kali ini perangkat telah merambah sangat dalam ke RPZ. Dia membenarkan hasil yang diperoleh sebelumnya di stasiun Salyut-6. Kemudian para peneliti memperoleh hasil penting lainnya dengan menggunakan spektrometer magnetik yang dipasang di stasiun Mir dan Salyut-7. Terbukti bahwa sabuk stabil yang ditemukan sebelumnya hanya terdiri dari elektron (tanpa positron), yang energinya sangat tinggi (hingga 200 MeV).
Penemuan sabuk stasioner inti CNO
Sekelompok peneliti dari SNNP MSU pada akhir 80-an dan awal 90-an abad terakhir melakukan eksperimen yang bertujuan untukstudi tentang inti yang terletak di luar angkasa terdekat. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan ruang proporsional dan emulsi fotografi nuklir. Mereka dilakukan pada satelit seri Kosmos. Para ilmuwan telah mendeteksi keberadaan aliran inti N, O dan Ne di wilayah luar angkasa di mana orbit satelit buatan (kemiringan 52 °, ketinggian sekitar 400-500 km) melintasi anomali Brasil.
Seperti yang ditunjukkan oleh analisis, inti-inti ini, yang energinya mencapai beberapa puluh MeV/nukleon, bukan berasal dari galaksi, albedo, atau matahari, karena mereka tidak dapat menembus jauh ke dalam magnetosfer planet kita dengan energi seperti itu. Jadi para ilmuwan menemukan komponen anomali sinar kosmik, yang ditangkap oleh medan magnet.
Atom berenergi rendah dalam materi antarbintang mampu menembus heliosfer. Kemudian radiasi ultraviolet Matahari mengionisasi mereka sekali atau dua kali. Partikel bermuatan yang dihasilkan dipercepat oleh front angin matahari, mencapai beberapa puluh MeV/nukleon. Mereka kemudian memasuki magnetosfer, di mana mereka ditangkap dan terionisasi sepenuhnya.
Sabuk kuasistasioner proton dan elektron
Pada tanggal 22 Maret 1991, sebuah semburan dahsyat terjadi di Matahari, yang disertai dengan pelepasan sejumlah besar materi matahari. Itu mencapai magnetosfer pada 24 Maret dan mengubah wilayah luarnya. Partikel angin matahari, yang memiliki energi tinggi, meledak ke magnetosfer. Mereka mencapai daerah di mana CRESS, satelit Amerika, saat itu berada. dipasang di atasnyainstrumen mencatat peningkatan tajam dalam proton, yang energinya berkisar antara 20 hingga 110 MeV, serta elektron yang kuat (sekitar 15 MeV). Ini menunjukkan munculnya sabuk baru. Pertama, sabuk quasi-stasioner diamati pada sejumlah pesawat ruang angkasa. Namun, hanya di stasiun Mir yang dipelajari selama masa hidupnya, yaitu sekitar dua tahun.
Omong-omong, pada tahun 60-an abad terakhir, sebagai akibat dari fakta bahwa perangkat nuklir meledak di luar angkasa, sabuk kuasi-stasioner muncul, yang terdiri dari elektron dengan energi rendah. Itu berlangsung kurang lebih 10 tahun. Fragmen radioaktif fisi meluruh, yang merupakan sumber partikel bermuatan.
Apakah ada RPG di Bulan
Satelit planet kita tidak memiliki sabuk radiasi Van Allen. Selain itu, ia tidak memiliki atmosfer pelindung. Permukaan bulan terkena angin matahari. Suar matahari yang kuat, jika terjadi selama ekspedisi bulan, akan membakar astronot dan kapsul, karena akan ada aliran besar radiasi yang akan dilepaskan, yang mematikan.
Apakah mungkin untuk melindungi diri dari radiasi kosmik
Pertanyaan ini telah menarik minat para ilmuwan selama bertahun-tahun. Dalam dosis kecil, radiasi, seperti yang Anda tahu, praktis tidak berpengaruh pada kesehatan kita. Namun, itu aman hanya jika tidak melebihi ambang batas tertentu. Tahukah Anda berapa tingkat radiasi di luar sabuk Van Allen, di permukaan planet kita? Biasanya kandungan partikel radon dan thorium tidak melebihi 100 Bq per 1 m3. Di dalam RPZangka ini jauh lebih tinggi.
Tentu saja, sabuk radiasi Van Allen Land sangat berbahaya bagi manusia. Efeknya pada tubuh telah dipelajari oleh banyak peneliti. Ilmuwan Soviet pada tahun 1963 memberi tahu Bernard Lovell, seorang astronom Inggris terkenal, bahwa mereka tidak tahu cara melindungi seseorang dari paparan radiasi di luar angkasa. Ini berarti bahwa bahkan cangkang berdinding tebal dari aparat Soviet tidak dapat mengatasinya. Bagaimana logam tertipis yang digunakan dalam kapsul Amerika, hampir seperti kertas timah, melindungi para astronot?
Menurut NASA, ia mengirim astronot ke bulan hanya ketika tidak ada suar yang diharapkan, yang dapat diprediksi oleh organisasi tersebut. Inilah yang memungkinkan untuk mengurangi bahaya radiasi seminimal mungkin. Namun, para ahli lain berpendapat bahwa seseorang hanya dapat memperkirakan secara kasar tanggal emisi besar.
Sabuk Van Allen dan penerbangan ke bulan
Leonov, seorang kosmonot Soviet, tetap pergi ke luar angkasa pada tahun 1966. Namun, dia mengenakan setelan timah yang sangat berat. Dan setelah 3 tahun, astronot dari Amerika Serikat melompat di permukaan bulan, dan jelas tidak mengenakan pakaian luar angkasa yang berat. Mungkin, selama bertahun-tahun, spesialis NASA telah berhasil menemukan bahan ultra-ringan yang andal melindungi astronot dari radiasi? Penerbangan ke bulan masih menimbulkan banyak pertanyaan. Salah satu argumen utama dari mereka yang percaya bahwa Amerika tidak mendarat di sana adalah keberadaan sabuk radiasi.
