Van Allenove pásy pulzujúce zo slnečných častíc. Obrazový kredit: NASA / Tom Bridgman. klikni na zväčšenie
Podľa nového výskumu tímu vedeného NASA sa „bezpečná zóna“ v radiačných pásoch obklopujúcich Zem pohybuje vyššie v nadmorskej výške a šírke počas vrcholov slnečnej aktivity. Bezpečná zóna ponúka zníženú intenzitu žiarenia pre akúkoľvek potenciálnu kozmickú loď, ktorá musí lietať v oblasti pásov žiarenia.
"Tento nový výskum nás približuje k pochopeniu toho, ako časť radiačného pásu zmizne," uviedol Dr. Shing Fung z Goddard Space Flight Center NASA, Greenbelt, MD. Fung je hlavným autorom článku o tomto výskume, ktorý sa objavuje v líniová verzia listov Geofyzikálneho výskumu 22. februára.
Tím založil svoje výsledky na meraniach vysokorýchlostných častíc (elektrónov), ktoré obsahujú „Van Allenov radiačný pás“, z radov polárnej orbitálnej meteorologickej kozmickej sondy National Oceanic and Atmospheric Administration v rokoch 1978 až 1999. Keď kozmická loď lietala v Na základe svojich polárnych obežných dráh zistili v určitom rozsahu zemepisnej šírky menej čiastočiek radiačného pásu, čo poukazuje na bezpečné prechody z kozmickej lode. Vedci porovnali údaje získané počas relatívne nízkych období solárnej aktivity, nazývaných solárne minimum, s údajmi z období maximálnej slnečnej aktivity, nazývaného solárne maximum. Zaznamenali posun v umiestnení bezpečnej zóny smerom k vyšším zemepisným šírkam, a teda nadmorskej výške, počas slnečného maxima.
Keby boli žiariace pásy viditeľné, pripomínali by pár šišiek okolo Zeme, jeden vnútri druhého so Zemou v „diere“ najvnútornejšej šišky. Bezpečná zóna, nazývaná „oblasť štrbiny“, by sa javila ako medzera medzi vnútornou a vonkajšou šiškou. Pásiky sú vlastne zložené z vysokorýchlostných elektricky nabitých častíc (elektróny a atómové jadrá), ktoré sú zachytené v magnetickom poli Zeme.
Magnetické pole Zeme môže byť reprezentované čiarami magnetickej sily vychádzajúcimi z južného polárneho regiónu, von do vesmíru a späť do severného polárneho regiónu. Pretože sú častice radiačného pásu nabité, ich pohyby sú vedené magnetickými silovými čiarami. Zachytené častice by sa odrazili medzi pólmi, zatiaľ čo by sa točili okolo poľných línií.
V tejto oblasti sú tiež zachytené rádiové vlny s veľmi nízkou frekvenciou (VLF) a plyn na pozadí (plazma). Rovnako ako hranol, ktorý dokáže ohnúť svetelný lúč, môže plazma ohýbať šíriace sa vlny VLF, čo spôsobuje, že vlny tečú pozdĺž zemského magnetického poľa. Vlny VLF vyčistia bezpečnú zónu interakciou s časticami radiačného pásu, odstránia trochu energie a zmenia svoj smer. Tým sa zníži miesto nad polárnymi oblasťami, kde sa častice odrazia (nazývajú sa zrkadlový bod). Bod zrkadla sa nakoniec zníži tak, že je v zemskej atmosfére. Ak k tomu dôjde, zachytené častice sa zrážajú s atmosférickými časticami a strácajú sa.
Podľa tímu je bezpečná zóna vytvorená v oblasti, kde sú podmienky vhodné na to, aby vlny VLF kopali častice. Ich výskum je prvým náznakom toho, že umiestnenie tohto regiónu sa môže meniť s cyklom slnečnej aktivity. Slnko prechádza 11-ročným cyklom činnosti, od maxima po minimum a späť. Počas maximálneho slnečného žiarenia zahreje zvýšené slnečné ultrafialové (UV) žiarenie hornú atmosféru Zeme, ionosféru, čím sa rozširuje. To zvyšuje hustotu plazmy zachytenej v magnetickom poli Zeme.
Priaznivé podmienky pre interakciu VLF-vlna-častice závisia od špecifickej kombinácie hustoty plazmy a intenzity magnetického poľa. Aj keď hustota plazmy s nadmorskou výškou všeobecne klesá, expanzia ionosféry počas maximálneho slnečného žiarenia spôsobuje, že plazma je hustejšia v minimálnej slnečnej nadmorskej výške bezpečnej zóny a núti priaznivú hustotu plazmy pre bezpečnú zónu migrovať do vyššej nadmorskej výšky. S výškou sa tiež znižuje sila magnetického poľa. Na nájdenie priaznivej sily magnetického poľa pre bezpečnú zónu vo vyšších nadmorských výškach by bolo potrebné migrovať smerom k pólom (vyššie šírky), kde sú čiary magnetického poľa koncentrovanejšie a teda silnejšie.
„Tento objav pomáha zúžiť hľadanie oblasti interakcie primárnych vĺn a častíc, ktorá vytvára bezpečnú zónu,“ uviedol Fung. „Aj keď žiadna známa kozmická loď v súčasnosti bezpečnú zónu v značnej miere nepoužíva, naše znalosti by mohli pomôcť pri plánovaní a prevádzke budúcich misií, ktoré chcú zónu využiť.“
Podľa vedcov ich objav umožnil nový nástroj na výber a vyhľadávanie údajov vyvinutý tímom s názvom Magnetosférický štátny dotazovací systém. Výskum bol financovaný NASA a Národnou radou pre výskum. Tím zahŕňa Fung, Dr. Xi Shao (Národná rada pre výskum, Washington) a Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, MD).
Pôvodný zdroj: NASA News Release
