Ukanda wa Mionzi ya Dunia (ERB), au ukanda wa Van Allen, ni eneo la anga ya nje iliyo karibu zaidi karibu na sayari yetu, ambayo inaonekana kama pete, ambayo ndani yake kuna mtiririko mkubwa wa elektroni na protoni. Dunia inazishikilia kwa uga wa sumaku wa dipole.
Inafunguliwa
RPZ iligunduliwa mnamo 1957-58. wanasayansi kutoka Marekani na USSR. Explorer 1 (pichani hapa chini), setilaiti ya kwanza ya anga ya juu ya Marekani iliyozinduliwa mwaka wa 1958, imetoa data muhimu sana. Shukrani kwa jaribio la onboard lililofanywa na Wamarekani juu ya uso wa Dunia (kwenye urefu wa kilomita 1000), ukanda wa mionzi (wa ndani) ulipatikana. Baadaye, kwa urefu wa kilomita 20,000, eneo la pili kama hilo liligunduliwa. Hakuna mpaka wazi kati ya mikanda ya ndani na nje - ya kwanza hatua kwa hatua hupita kwa pili. Kanda hizi mbili za mionzi hutofautiana katika kiwango cha malipo ya chembe na muundo wao.
Maeneo haya yalijulikana kama mikanda ya Van Allen. James Van Allen ni mwanafizikia ambaye majaribio yake yaliwasaidiagundua. Wanasayansi wamegundua kwamba mikanda hii inajumuisha upepo wa jua na chembe za kushtakiwa za mionzi ya cosmic, ambayo huvutiwa na Dunia na uwanja wake wa sumaku. Kila moja yao huunda torasi kuzunguka sayari yetu (umbo linalofanana na donati).
Majaribio mengi yamefanywa angani tangu wakati huo. Walifanya iwezekane kusoma sifa kuu na mali za RPZ. Sio tu sayari yetu ina mikanda ya mionzi. Pia hupatikana katika miili mingine ya mbinguni ambayo ina angahewa na shamba la sumaku. Ukanda wa Mionzi ya Van Allen uligunduliwa kutokana na vyombo vya anga vya juu vya Marekani karibu na Mirihi. Aidha, Wamarekani waliipata karibu na Zohali na Jupiter.
uga wa sumaku wa Dipole
Sayari yetu sio tu ina ukanda wa Van Allen, lakini pia uwanja wa sumaku wa dipole. Ni seti ya makombora ya sumaku yaliyowekwa ndani ya kila mmoja. Muundo wa shamba hili unafanana na kichwa cha kabichi au vitunguu. Ganda la sumaku linaweza kufikiria kama uso uliofungwa uliofumwa kutoka kwa mistari ya nguvu ya sumaku. Kadiri ganda linavyokaribia katikati ya dipole, ndivyo nguvu ya shamba la sumaku inavyokuwa. Zaidi ya hayo, kasi inayohitajika kwa chembe iliyochaji kuipenya kutoka nje pia huongezeka.
Kwa hivyo, ganda la Nth lina kasi ya chembe P . Katika kesi ambapo kasi ya awali ya chembe haizidi P , inaonyeshwa na uga sumaku. Kisha chembe hurudi kwenye anga ya juu. Walakini, pia hufanyika kwamba inaisha kwenye ganda la Nth. Kwa kesi hiihawezi tena kuiacha. Chembe iliyonaswa itanaswa hadi itengane au kugongana na angahewa iliyobaki na kupoteza nishati.
Katika uga wa sumaku wa sayari yetu, ganda sawa liko katika umbali tofauti kutoka kwenye uso wa dunia kwa longitudo tofauti. Hii ni kutokana na kutolingana kati ya mhimili wa shamba la sumaku na mhimili wa mzunguko wa sayari. Athari hii inaonekana vizuri zaidi juu ya Anomaly ya Magnetic ya Brazili. Katika eneo hili, mistari ya nguvu ya sumaku hushuka, na chembe zilizonaswa zinazosogea kando yao zinaweza kuwa chini ya kilomita 100 kwa urefu, ambayo ina maana kwamba zitakufa katika angahewa ya dunia.
Mtungo wa RPG
Ndani ya ukanda wa mionzi, usambazaji wa protoni na elektroni si sawa. Ya kwanza iko katika sehemu ya ndani yake, na ya pili - ya nje. Kwa hiyo, katika hatua ya awali ya utafiti, wanasayansi waliamini kuwa kuna mikanda ya mionzi ya nje (ya elektroniki) na ya ndani (proton) ya Dunia. Kwa sasa, maoni haya hayafai tena.
Taratibu muhimu zaidi kwa utengenezaji wa chembe zinazojaza ukanda wa Van Allen ni kuoza kwa neutroni za albedo. Ikumbukwe kwamba neutroni huundwa wakati anga inaingiliana na mionzi ya cosmic. Mtiririko wa chembe hizi zinazosonga katika mwelekeo kutoka kwa sayari yetu (neutroni za albedo) hupitia uwanja wa sumaku wa Dunia bila kizuizi. Hata hivyo, hazina msimamo na huoza kwa urahisi na kuwa elektroni, protoni, na antineutrino za elektroni. Nuclei za albedo zenye mionzi, ambazo zina nishati nyingi, huoza ndani ya eneo la kunasa. Hivi ndivyo mkanda wa Van Allen unavyojazwa tena na positroni na elektroni.
ERP na dhoruba za sumaku
Dhoruba kali za sumaku zinapoanza, chembe hizi haziongezeki tu, huacha ukanda wa mionzi wa Van Allen, na kumwagika nje yake. Ukweli ni kwamba ikiwa usanidi wa uwanja wa magnetic unabadilika, pointi za kioo zinaweza kuzamishwa katika anga. Katika hali hii, chembe, hupoteza nishati (hasara za ionization, kutawanyika), hubadilisha pembe zao za lami na kisha kuharibika zinapofikia tabaka za juu za magnetosphere.
RPZ na taa za kaskazini
Mkanda wa mionzi ya Van Allen umezungukwa na safu ya plasma, ambayo ni mkondo ulionaswa wa protoni (ioni) na elektroni. Moja ya sababu za jambo kama vile taa za kaskazini (polar) ni kwamba chembe huanguka nje ya safu ya plasma, na pia kwa sehemu kutoka kwa ERP ya nje. Aurora borealis ni utoaji wa atomi za angahewa, ambazo huchangamka kutokana na mgongano na chembechembe ambazo zimeanguka nje ya ukanda.
RPZ Utafiti
Takriban matokeo yote ya kimsingi ya tafiti za miundo kama vile mikanda ya mionzi yalipatikana karibu miaka ya 1960 na 70. Uchunguzi wa hivi majuzi kwa kutumia vituo vya obiti, vyombo vya anga za juu na vifaa vya hivi karibuni vya kisayansi umewaruhusu wanasayansi kupata taarifa muhimu sana. Mikanda ya Van Allen karibu na Dunia inaendelea kujifunza katika wakati wetu. Hebu tuzungumze kwa ufupi kuhusu mafanikio muhimu zaidi katika eneo hili.
Data iliyopokelewa kutoka Salyut-6
Watafiti kutoka MEPhI mwanzoni mwa miaka ya 80 ya karne iliyopitailichunguza mtiririko wa elektroni zilizo na kiwango cha juu cha nishati katika maeneo ya karibu ya sayari yetu. Ili kufanya hivyo, walitumia vifaa vilivyokuwa kwenye kituo cha orbital cha Salyut-6. Iliruhusu wanasayansi kutenganisha kwa ufanisi fluxes ya positrons na elektroni, nishati ambayo inazidi 40 MeV. Mzunguko wa kituo (mwelekeo wa 52 °, urefu wa kilomita 350-400) ulipita hasa chini ya ukanda wa mionzi ya sayari yetu. Walakini, bado iligusa sehemu yake ya ndani kwenye Anomaly ya Magnetic ya Brazil. Wakati wa kuvuka eneo hili, mito ya stationary yenye elektroni za juu-nishati ilipatikana. Kabla ya jaribio hili, ni elektroni pekee zilizorekodiwa katika ERP, ambayo nishati yake haikuzidi MeV 5.
Takwimu kutoka kwa satelaiti bandia za mfululizo wa "Meteor-3"
Watafiti kutoka MEPhI walifanya vipimo zaidi kwenye satelaiti bandia za sayari yetu ya mfululizo wa Meteor-3, ambapo urefu wa mizunguko ya mviringo ulikuwa 800 na 1200 km. Wakati huu kifaa kimeingia kwa undani sana kwenye RPZ. Alithibitisha matokeo ambayo yalipatikana mapema katika kituo cha Salyut-6. Kisha watafiti walipata matokeo mengine muhimu kwa kutumia spectrometers za magnetic zilizowekwa kwenye vituo vya Mir na Salyut-7. Ilithibitishwa kuwa ukanda thabiti uliogunduliwa hapo awali unajumuisha elektroni pekee (bila positroni), ambayo nishati yake ni ya juu sana (hadi MeV 200).
Ugunduzi wa mkanda wa kusimama wa viini vya CNO
Kundi la watafiti kutoka SNNP MSU mwishoni mwa miaka ya 80 na mwanzoni mwa miaka ya 90 ya karne iliyopita walifanya jaribio lililolengautafiti wa nuclei ambazo ziko katika anga ya nje ya karibu. Vipimo hivi vilifanyika kwa kutumia vyumba vya uwiano na emulsion za picha za nyuklia. Zilifanywa kwenye satelaiti za safu ya Kosmos. Wanasayansi wamegundua kuwepo kwa vijito vya N, O na Ne nuclei katika eneo la anga ya nje ambapo obiti ya satelaiti ya bandia (mwelekeo wa 52 °, urefu wa kilomita 400-500) ilivuka upotovu wa Brazil.
Kama uchanganuzi ulivyoonyesha, viini hivi, ambavyo nishati yake ilifikia makumi kadhaa ya MeV/nucleon, havikuwa vya galactic, albedo au asili ya jua, kwa vile havingeweza kupenya kwa kina katika sumaku ya sayari yetu kwa nishati hiyo. Kwa hivyo wanasayansi waligundua sehemu isiyo ya kawaida ya miale ya ulimwengu, iliyonaswa na uga wa sumaku.
Atomi zenye nishati kidogo katika vitu kati ya nyota zinaweza kupenya heliosphere. Kisha mionzi ya ultraviolet ya Jua huwatia ioni mara moja au mbili. Chembe zinazochajiwa huharakishwa na sehemu za upepo wa jua, na kufikia makumi kadhaa ya MeV/nucleon. Kisha huingia kwenye sumaku, ambapo hunaswa na kuwekewa ioni kikamilifu.
Mkanda wa upimaji wa protoni na elektroni
Mnamo Machi 22, 1991, mwali mkubwa ulitokea kwenye Jua, ambao uliambatana na kutolewa kwa molekuli kubwa ya sola. Ilifikia magnetosphere mnamo Machi 24 na kubadilisha eneo lake la nje. Chembe za upepo wa jua, ambazo zilikuwa na nishati nyingi, zilipasuka kwenye magnetosphere. Walifika eneo ambalo CRESS, satelaiti ya Marekani, ilikuwa wakati huo. imewekwa juu yakevyombo vilirekodi ongezeko kubwa la protoni, ambazo nishati zilianzia 20 hadi 110 MeV, pamoja na elektroni zenye nguvu (kuhusu 15 MeV). Hii ilionyesha kuibuka kwa ukanda mpya. Kwanza, ukanda wa quasi-stationary ulizingatiwa kwenye idadi ya vyombo vya anga. Hata hivyo, ni katika kituo cha Mir pekee ndipo iliposomwa wakati wa uhai wake wote, ambao ni takriban miaka miwili.
Kwa njia, katika miaka ya 60 ya karne iliyopita, kama matokeo ya ukweli kwamba vifaa vya nyuklia vililipuka angani, ukanda wa quasi-stationary ulionekana, unaojumuisha elektroni zilizo na nguvu kidogo. Ilidumu takriban miaka 10. Vipande vya mionzi vya fission vilioza, ambayo ilikuwa chanzo cha chembe chaji.
Je, kuna RPG Mwezini
Setilaiti ya sayari yetu haina mkanda wa mionzi wa Van Allen. Kwa kuongeza, haina mazingira ya kinga. Uso wa mwezi unakabiliwa na upepo wa jua. Mwako mkali wa jua, ikiwa ungetokea wakati wa safari ya mwezi, ungeteketeza wanaanga na vidonge, kwani kungekuwa na mkondo mkubwa wa mionzi ambayo ingetolewa, ambayo ni hatari.
Je, inawezekana kujikinga na mionzi ya ulimwengu
Swali hili limekuwa likiwavutia wanasayansi kwa miaka mingi. Katika dozi ndogo, mionzi, kama unavyojua, haina athari kwa afya yetu. Hata hivyo, ni salama tu wakati hauzidi kizingiti fulani. Je! unajua kiwango cha mionzi ni nini nje ya ukanda wa Van Allen, kwenye uso wa sayari yetu? Kwa kawaida maudhui ya chembe za radoni na thoriamu hayazidi Bq 100 kwa 1 m3. Ndani ya RPZtakwimu hizi ni nyingi zaidi.
Bila shaka, mikanda ya mionzi ya Van Allen Land ni hatari sana kwa wanadamu. Athari zao kwenye mwili zimesomwa na watafiti wengi. Wanasayansi wa Kisovieti mwaka wa 1963 walimwambia Bernard Lovell, mwanaastronomia mashuhuri wa Uingereza, kwamba hawakujua njia ya kumlinda mtu dhidi ya mionzi ya angani. Hii ilimaanisha kwamba hata makombora yenye ukuta nene ya vifaa vya Soviet haviwezi kukabiliana nayo. Je, chuma chembamba zaidi kilichotumiwa katika kapsuli za Marekani, karibu kama karatasi, kililindaje wanaanga?
Kulingana na NASA, ilituma wanaanga hadi mwezini wakati ambapo hakuna miale iliyotarajiwa, jambo ambalo shirika linaweza kutabiri. Hii ndiyo ilifanya iwezekanavyo kupunguza hatari ya mionzi kwa kiwango cha chini. Wataalamu wengine, hata hivyo, wanahoji kuwa mtu anaweza tu kutabiri takriban tarehe ya utoaji wa hewa nyingi.
Mkanda wa Van Allen na safari ya kuelekea mwezini
Leonov, mwanaanga wa Kisovieti, hata hivyo aliingia anga za juu mwaka wa 1966. Hata hivyo, alikuwa amevalia suti nzito ya kuongoza. Na baada ya miaka 3, wanaanga kutoka Merika walikuwa wakiruka juu ya uso wa mwezi, na ni wazi sio kwenye suti nzito za anga. Labda, kwa miaka mingi, wataalam wa NASA wameweza kugundua nyenzo zenye mwanga mwingi ambazo hulinda wanaanga kutokana na mionzi? Safari ya kuelekea mwezini bado inazua maswali mengi. Moja ya hoja kuu za wale wanaoamini kuwa Wamarekani hawakutua juu yake ni kuwepo kwa mikanda ya mionzi.
