Van Allen-beltene pulserer fra solpartikler. Bildekreditt: NASA / Tom Bridgman. Klikk for å forstørre
En "sikker sone" i strålingsbeltene rundt Jorden beveger seg høyere i høyde og breddegrad under toppene i solaktivitet, ifølge ny forskning fra et NASA-ledet team. Den trygge sonen tilbyr reduserte strålingsintensiteter til alle potensielle romskip som må fly i strålingsbelteområdet.
"Denne nye forskningen bringer oss nærmere forståelsen av hvordan en del av strålingsbeltet forsvinner," sa Dr. Shing Fung fra NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. Fung er hovedforfatter av et dokument om denne forskningen som vises i on- linjeversjon av geofysiske forskningsbrev 22. februar.
Teamet baserte resultatene på målinger av høyhastighetspartikler (elektroner), som omfatter “Van Allen-strålingsbeltet”, fra National Oceanic and Atmospheric Administrations serie polar-kretsende meteorologiske romfartøy i løpet av 1978 til 1999. Da romfartøyet fløy inn deres polare baner, de oppdaget færre strålingsbeltepartikler på et visst breddegrad, noe som indikerte sikre sonepassasjer ved romskipet. Forskerne sammenlignet dataene som ble tatt i løpet av relativt lave solaktivitetsperioder, kalt solar minimum, til data fra peak solaktivitetsperioder, kalt solar maximum. De la merke til et skifte i sikkerhetssone mot høyere breddegrader, og derfor høyder, under solmaksimum.
Hvis strålingsbeltene var synlige, ville de ligne et par smultringer rundt jorden, den ene inne i den andre med jorden i "hullet" til den innerste smultringen. Den trygge sonen, kalt “spalteregionen”, vil fremstå som et gap mellom den indre og ytre smultringen. Beltene består faktisk av høyhastighets elektrisk ladede partikler (elektroner og atomkjerner) som er fanget i jordas magnetfelt.
Jordens magnetfelt kan representeres av linjer med magnetisk kraft som kommer ut fra Sørpolar-regionen, ut i verdensrommet og tilbake til Nordpolregionen. Fordi strålingsbeltepartikler er ladet, blir bevegelsene deres styrt av magnetiske kraftlinjer. Fangede partikler ville sprette mellom polene mens de spiraliseres rundt feltlinjene.
Very Low Frequency (VLF) radiobølger og bakgrunnsgass (plasma) er også fanget i dette området. Akkurat som et prisme som kan bøye en lysstråle, kan plasmaet bøye VLF-bølgeforplantningsveiene, noe som får bølgene til å strømme langs jordas magnetfelt. VLF-bølger tømmer sikker sone ved å samhandle med strålingsbeltepartiklene, fjerne litt av energien deres og endre retning. Dette senker stedet over de polare områdene der partiklene spretter (kalt speilpunktet). Etter hvert blir speilpunktet så lavt at det er i jordens atmosfære. Når dette skjer kolliderer de fangede partiklene med atmosfæriske partikler og går tapt.
I følge teamet skapes sikker sone i et område der forholdene er gunstige for at VLF-bølgene skal sparke partiklene. Deres forskning er den første indikasjonen på at plasseringen av denne regionen kan endre seg med solaktivitetssyklusen. Sola går gjennom en 11-årig syklus av aktivitet, fra maksimum til minimum, og tilbake igjen. Under solmaksimum, øker solens ultrafiolette stråling (UV) stråling jordens øvre atmosfære, ionosfæren, og får den til å utvide seg. Dette øker tettheten av plasmaet fanget i jordas magnetfelt.
Gunstige forhold for VLF-bølge-partikkelinteraksjon avhenger av den spesifikke kombinasjonen av plasmatetthet og magnetfeltstyrke. Selv om plasmatettheten generelt avtar med høyden, gjør utvidelse av ionosfæren under solmaksimum plasmatettheten i sikker sonens minimale høyde, og tvinger den gunstige plasmatettheten for den sikre sonen til å migrere til en høyere høyde. I tillegg avtar også magnetfeltstyrken med høyden. For å finne den gunstige magnetfeltstyrken for sikker sone i større høyder, må man vandre mot polene (høyere breddegrader), der magnetfeltlinjene er mer konsentrerte og dermed sterkere.
"Denne oppdagelsen hjelper til med å begrense søket etter det primære bølgepartikkelinteraksjonsområdet som skaper den trygge sonen," sa Fung. "Selv om ingen kjent romfartøy bruker sikker sone mye nå, kan kunnskapen vår hjelpe til med planlegging og drift av fremtidige oppdrag som vil dra nytte av sonen."
I følge forskerne ble deres oppdagelse muliggjort av et nytt datautvelgelses- og gjenvinningsverktøy utviklet av teamet, kalt Magnetospheric State Query System. Forskningen ble finansiert av NASA og National Research Council. Teamet inkluderer Fung, Dr. Xi Shao (National Research Council, Washington) og Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Originalkilde: NASA News Release
