Van Allen Belts pulzující ze slunečních částic. Obrazový kredit: NASA / Tom Bridgman. Klikni pro zvětšení
Podle nového výzkumu týmu vedeného NASA se „bezpečná zóna“ v radiačních pásech obklopujících Zemi pohybuje výškou a výškou během vrcholů sluneční aktivity. Bezpečná zóna nabízí sníženou intenzitu záření jakékoli potenciální kosmické lodi, která musí létat v oblasti radiačního pásu.
"Tento nový výzkum nás přibližuje k pochopení toho, jak část radiačního pásu zmizí," řekl Dr. Shing Fung z Goddard Space Flight Center NASA, Greenbelt, Md. Fung je hlavním autorem článku o tomto výzkumu, který se objevuje v on-line lineová verze Geofyzikálních výzkumných dopisů 22. února.
Tým založil své výsledky na měřeních vysokorychlostních částic (elektronů), které obsahují „Van Allenův radiační pás“, z řady polární orbitální meteorologické kosmické sondy National Oceanic and Atmospheric Administration v letech 1978–1999. na svých polárních oběžných drahách detekovali méně částic radiačního pásu v určitém rozsahu zeměpisné šířky, což ukazuje na průchody bezpečné zóny kosmickou lodí. Vědci porovnali údaje získané během relativně nízkých období sluneční aktivity, nazývaných sluneční minimum, s údaji z období špičkové sluneční aktivity, nazývaných sluneční maximum. Všimli si posunu v bezpečné zóně směrem k vyšším zeměpisným šířkám, a tedy nadmořským výškám, během slunečního maxima.
Kdyby byly radiační pásy viditelné, připomínaly by pár koblih kolem Země, jeden uvnitř druhého se Zemí v „díře“ nejvnitřnější koblihy. Bezpečná zóna, nazývaná „štěrbinová oblast“, se bude jevit jako mezera mezi vnitřní a vnější koblihou. Pásy jsou ve skutečnosti složeny z vysokorychlostních elektricky nabitých částic (elektronů a atomových jader), které jsou zachyceny v magnetickém poli Země.
Magnetické pole Země může být představováno čarami magnetické síly vycházející z jižní polární oblasti, ven do vesmíru a zpět do severní polární oblasti. Protože jsou částice radiačního pásu nabity, jsou jejich pohyby vedeny magnetickými silovými liniemi. Zachycené částice by se odrazily mezi póly, zatímco by se točily kolem polních čar.
V této oblasti jsou také zachyceny vysokofrekvenční (VLF) rádiové vlny a pozadí plynu (plazma). Stejně jako hranol, který dokáže ohýbat světelný paprsek, může plazma ohýbat cesty šíření vln VLF, což způsobuje, že vlny proudí podél zemského magnetického pole. Vlny VLF čistí bezpečnou zónu interakcí s částicemi radiačního pásu, odstraňují tak trochu energie a mění svůj směr. Tím se snižuje místo nad polárními oblastmi, kde se částice odrazí (nazývají se zrcadlový bod). Nakonec je zrcadlový bod tak nízký, že je v zemské atmosféře. Když k tomu dojde, zachycené částice se srazí s atmosférickými částicemi a jsou ztraceny.
Podle týmu je bezpečná zóna vytvořena v oblasti, kde jsou podmínky pro vlny VLF příznivé pro kopání částic. Jejich výzkum je první známkou toho, že umístění této oblasti se může měnit s cyklem sluneční aktivity. Slunce prochází 11letým cyklem aktivity, od maxima k minimu a zpět. Během maxima slunečního záření zahřívá zvýšené sluneční ultrafialové (UV) záření topnou zemskou atmosféru, ionosféru, což způsobuje její expanzi. Tím se zvyšuje hustota plazmy zachycené v magnetickém poli Země.
Příznivé podmínky pro interakci VLF s částicemi závisí na specifické kombinaci hustoty plazmatu a síly magnetického pole. Ačkoli hustota plazmy obecně klesá s výškou, expanze ionosféry během slunečního maxima způsobí, že plazma je hustší v bezpečné minimální výšce sluneční zóny, a nutí příznivou hustotu plazmy pro bezpečnou zónu migrovat do vyšší nadmořské výšky. S výškou se také snižuje intenzita magnetického pole. Aby se našla příznivá síla magnetického pole pro bezpečnou zónu ve vyšších nadmořských výškách, bylo by nutné migrovat směrem k pólům (vyšší zeměpisné šířky), kde jsou linie magnetického pole koncentrovanější a tedy silnější.
"Tento objev pomáhá zúžit vyhledávání oblasti interakce primární vlny a částic, která vytváří bezpečnou zónu," řekl Fung. "Ačkoli žádná známá kosmická loď v současné době bezpečně nepoužívá bezpečnou zónu, naše znalosti by mohly pomoci při plánování a provozu budoucích misí, které chtějí zónu využít."
Podle vědců bylo jejich objevování umožněno novým nástrojem pro výběr a vyhledávání dat vyvinutým týmem, zvaným Magnetosférický státní dotazovací systém. Výzkum byl financován NASA a Národní radou pro výzkum. Tým zahrnuje Fung, Dr. Xi Shao (Národní rada pro výzkum, Washington) a Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, MD).
Původní zdroj: NASA News Release
