A Van Allen övek napszemcsékből lüktek fel. Kép jóváírása: NASA / Tom Bridgman. kattints a kinagyításhoz
A NASA által vezetett új kutatás szerint a Földet körülvevő sugárzó övekben egy „biztonságos zóna” magasabbra lép a tengerszint feletti magasságban és szélességben. A biztonságos zóna csökkentett sugárzási intenzitást kínál minden potenciális űrhajónak, amelynek repülnie kell a sugárzó öv területén.
"Ez az új kutatás közelebb hozza azt a megértést, ahogyan a sugárzó öv egy része eltűnik" - mondta Dr. Shing Fung, a NASA Goddard űrrepülési központja, Greenbelt, Md. Fung, a kutatásról szóló cikk vezető szerzője az A geofizikai kutatási levelek soros változata, február 22.
A csapat eredményeit nagy sebességű részecskék (elektronok) mérésére alapozta, amelyek a „Van Allen sugárzó övet” alkotják, és a Nemzeti Óceáni és Légköri Igazgatóság polaritó körül keringő meteorológiai űrhajóinak sorozatából állt 1978 és 1999 között. Ahogy az űrhajó berepült poláris keringőiknél kevesebb sugárzó-részecskét észleltek egy adott szélességi tartományban, jelezve az űrhajó biztonságos zónájának áthaladását. A kutatók összehasonlították a viszonylag alacsony napenergia-aktivitási periódusok során gyűjtött adatokat, amelyeket napelemes minimumnak neveztek, és a csúcs napenergia-aktivitási periódusainak adatait, amelyeket napelemi maximumnak hívnak. Észrevették a biztonságos zóna helyzetének eltolódását a magasabb szélességi fokok, és ezért a magasságok felé a napenergia maximuma alatt.
Ha a sugárzó övek láthatók lennének, akkor pár fánkhoz hasonlítanának a Föld körül, az egyik a másikban legyen, a Földdel a legbelső fánk „lyukjában”. A biztonságos zóna, úgynevezett „résrégió”, résként jelenik meg a belső és a külső fánk között. Az övek valójában nagy sebességű, elektromosan töltött részecskékből (elektronok és atommagok) állnak, amelyek csapdába esnek a Föld mágneses mezőjében.
A Föld mágneses mezőjét a mágneses erő vonalai reprezentálhatják, amelyek a déli sarkvidéki régióból, az űrbe és az északi sarkvidékből származnak. Mivel a sugárzó öv részecskéi töltődnek, mozgásukat a mágneses erővonalak vezérlik. A csapdába eső részecskék a pólusok között ugrálnak, miközben spirálisan mozognak a mezővonalak körül.
Nagyon alacsony frekvenciájú (VLF) rádióhullámok és háttérgáz (plazma) szintén rekedtek ebben a régióban. Csakúgy, mint egy prizma, amely meghajlik a fénysugár, a plazma meg tudja hajlítani a VLF hullámterjedési útvonalait, és a hullámok a Föld mágneses tere mentén áramlanak. A VLF hullámok megtisztítják a biztonságos zónát a sugárzó öv részecskéivel való kölcsönhatás révén, kis energiájuk eltávolításával és irányuk megváltoztatásával. Ez csökkenti a poláris régiók feletti helyet, ahol a részecskék visszapattannak (tükörpontnak nevezzük). Végül a tükörpontja olyan alacsonyra válik, hogy a Föld légkörében van. Amikor ez megtörténik, a csapdába eső részecskék ütköznek a légköri részecskékkel és elvesznek.
A csoport szerint a biztonságos zónát olyan régióban hozták létre, ahol a VLF hullámai kedvezőek a körülmények, hogy a részecskéket rúgjanak. Kutatásuk első jele annak, hogy e régió elhelyezkedése megváltozik a napenergia-aktivitási ciklus függvényében. A Nap egy 11 éves tevékenységi cikluson megy keresztül, a maximálistól a minimumig, és ismét vissza. A napsugárzás maximális ideje alatt a megnövekedett ultraibolya (UV) sugárzás melegíti a Föld felső légkörét, az ionoszférát, és ezáltal kiterjeszti azt. Ez növeli a Föld mágneses mezőjében rekedt plazma sűrűségét.
A VLF hullám-részecske kölcsönhatásának kedvező feltételei a plazma sűrűség és a mágneses térerősség konkrét kombinációjától függenek. Noha a plazma sűrűsége általában csökken a magassággal, az ionoszféra tágulása a nap maximuma során a plazmát sűrűbbé teszi a biztonságos zóna napelem-minimális magasságán, és arra készteti a kedvező plazmasűrűséget, hogy a biztonságos zóna nagyobb magasságra vándoroljon. Ezen túlmenően a mágneses mező erőssége szintén csökken a magassággal. A biztonságos zóna számára a magasabb tengerszint feletti magasság szempontjából kedvező mágneses mező erősségének megállapításához a pólusok felé kell mozogni (magasabb szélességi fok), ahol a mágneses mező vonalai koncentráltabbak és így erősebbek.
"Ez a felfedezés szűkíti a biztonságos zónát létrehozó elsődleges hullám-részecske interakciós régió keresését" - mondta Fung. "Noha jelenleg egyetlen ismert űrhajó nem használja széles körben a biztonságos övezetet, tudásunk segíthet a jövőbeli missziók tervezésében és végrehajtásában, amelyek ki akarják használni a zónát."
A kutatók szerint felfedezésüket a csoport által kifejlesztett új adatválasztási és visszakeresési eszköz tette lehetővé, a Magnetospheric State Query System néven. A kutatást a NASA és a Nemzeti Kutatási Tanács támogatta. A csapat tagjai: Fung, Dr. Xi Shao (Nemzeti Kutatási Tanács, Washington) és Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Eredeti forrás: NASA sajtóközlemény
