Scutul magnetic al Pământului. Centurile de radiaţii
Van Allen. Cat adevar? Cat speculatii?
În cazul în care nu ştiţi, Universul este un loc
foarte ostil pentru cele mai multe forme de viaţă. Să ne referim doar la Soare,
de exemplu. Acesta dă viaţă la tot ce există pe Pământ, dar tot el este, de
asemenea, capabil să distrugă viaţa de pe Pământ. Din fericire pentru noi,
câmpul magnetic al planetei noastre ne protejează de efectul distructiv al
Soarelui. Câmpul magnetic terestru este generat prin rotirea miezului de fier
lichid din centrul planetei (efect cunoscut sub numele de „dinam”).
Centurile de
radiații Van Allen. Credit: NASA/Goddard Space Flight Center
Câmpul magnetic al Pământului
Câmpul magnetic al Pământului este vital pentru
noi, deoarece (ocazional) Soarele provoacă furtuni solare violente. Furtunile
solare apar, în general, ca urmare a unor variaţii ale liniilor de câmp
magnetic ale Soarelui. Când aceste linii de câmp magnetic fluctuează, materia
pe care o conţin este eliberată în Sistemul Solar (prin „eliberată” trebuie să
înţelegeţi că materia este expulzată ca urmare a unor explozii solare foarte
puternice). Aceste particule supraîncălzite de materie se deplasează cu viteze
de peste 1.000 de km pe secundă şi ele pot însuma o masă mai mare de 100
miliarde kilograme. Fără îndoială, aceasta este o veste proastă pentru orice
s-ar afla în calea acestor explozii solare.
De fapt, planeta noastră este în mod constant
bombardată de un flux de particule de mare energie ce provin de la Soare. În
plus, mai există şi razele cosmice (particule de energie înaltă care provin, în
principal, din afara Sistemului Solar) care lovesc planeta noastră. În absenţa
câmpului magnetic terestru, aceste furtuni cosmice şi particule de mare energie
ar distruge atmosfera planetei, structura noastră celulară şi ar provoca
evaporarea oceanelor. Din fericire pentru noi, suntem protejaţi de scutul magnetic
al Pământului (magnetosfera) de efectul distrugător al acestor particule
nocive.
Particulele
vântului solar sunt deviate de câmpul magnetic al Pamântului. Credit: NASA
Atunci când aceste particule încărcate electric
vin în contact cu magnetosfera terestră, ele nu dispar, ci sunt deviate, pur și
simplu, în jurul planetei, formând ceea ce noi numim „centurile de radiaţii Van
Allen”. Existenţa acestor centuri a fost confirmată pentru prima dată de către
James Van Allen în anul 1958. Atunci când acestea au fost descoperite nu se
cunoşteau multe detalii despre ele, astfel încât au stârnit un interes
deosebit. În prezent, cunoaşterea în detaliu a caracteristicilor acestora este
crucială din moment ce ele reprezintă un pericol la adresa sateliţilor
artificiali pe care se bazează atât de mult societatea noastră. De asemenea,
centurile de radiaţii Van Allen reprezintă o ameninţare pentru astronauţii
aflaţi pe orbită în jurul Pământului.
Particulele de mare energie care formează
centurile Van Allen pot deteriora echipamentele electronice ale navelor
spaţiale (cum ar fi celulele solare, senzorii și circuitele integrate) și pot
scoate din funcţiune sateliții artificiali ai Pământului. De fapt,
echipamentele sensibile aflate pe orbită, cum ar fi Telescopul Spatial Hubble
sunt scoase din funcţiune în mod regulat atunci când trec prin regiuni unde
există radiaţii de mare intensitate. Tocmai pentru a înțelege mai bine
caracteristicile acestor centuri de radiaţii, NASA a lansat în luna august a
anului 2012 sondele spaţiale Van Allen. Acestea colectează în mod constant date
valoroase despre centurile de radiaţii ale Pământului.
Ce sunt centurile de radiații Van Allen?
Timp de 50 de ani s-a crezut că există doar două
centuri de radiații Van Allen, dar noile cercetări au dovedit contrariul. Cele
două centuri de radiaţii cunoscute anterior au fost denumite centura interioară
şi centura exterioară. Acestea se întind aproximativ între 1.000 şi 60.000 km
altitudine. Centura interioară este formată din electroni şi ioni pozitivi de
mare energie (care se formează prin dezintegrarea razelor cosmice). Aceste
particule sunt respinse de către câmpul magnetic terestru, dar ele sunt
reţinute totodată de câmpul magnetic şi centura exterioară. Mişcarea
particulelor din centura interioară este rapidă şi haotică, acest strat
extinzându-se până la o altitudine de 10.000 de km. Centura exterioară s-a
format în urma unor procese complet diferite. În cea mai mare parte, acest
strat este format din electroni de mare energie ce provin din vântul solar.
Structura
centurilor de radiații Van Allen. Credit: NASA
NASA a descoperit în anul 2013 o nouă centură, de
tranziţie, aflată între centura interioară şi cea exterioară. Cercetătorii au
concluzionat că aceasta s-a format ca efect al unei puternice unde de şoc, care
la rândul ei a rezultat în timpul unor ejecţii de masă coronală din Soare.
Sondele Van Allen au descoperit acest strat după o perioadă de timp în care au
fost în funcţiune doar 2 zile, ceea ce i-a făcut pe oamenii de ştiinţă să
creadă iniţial că datele obţinute sunt o consecinţă a defectării sondelor.
Cu toate acestea, o nouă undă de şoc
interplanetară (generată, de asemenea, în urma unei ejecţii de masă coronală
din Soare) a lovit atmosfera Pământului şi aceasta a eliminat complet
straturile exterioare şi de mijloc ale acestor centuri, doar stratul interior
rămânând intact. O săptămână mai târziu o altă undă de şoc interplanetară ne-a
lovit, aceasta restabilind echilibrul între cele două centuri de radiaţii. Tot
acest proces s-a desfăşurat într-un interval de 4 săptămâni, iar cercetătorii
au fost complet surprinşi de cele întâmplate. În urma analizării datelor a
rezultat că activitatea solară este cea care determină, în general, forma
acestor centuri dinamice de radiaţii.
Mai mult decât atât, datele obţinute de sondele
Van Allen au evidenţiat faptul că, în esenţă, Pământul este un imens
accelerator ciclic de particule! Acest lucru se datorează unor unde de
frecvenţă joasă, de mare intensitate, care sunt emise din magnetosfera
Pământului (denumite „unde cor”. N.t. Sunt cunoscute şi sub numele de „glasul
Pământului”). Acest efect, împreună cu un alt proces ce a fost observat în
centura exterioară şi care acţionează în legătură cu undele cor (denumit
efectul „straturilor duble”), provoacă accelerarea particulele până la viteze apropiate
de viteza luminii.
Undele cor şi straturile duble
Straturile duble reprezintă straturi paralele
formate din particule încărcate cu sarcină electrică contrară (electroni şi
protoni) care apar şi dispar în timp şi care se deplasează de-a lungul liniilor
de câmp magnetic. Acestea au fost descoperite întâmplător atunci când sondele
Van Allen au traversat aceste straturi. Un număr de aproximativ 7.000 de
straturi duble au fost observate într-un minut.
Undele cor sunt extrem de interesante şi ele au
fost studiate timp de un deceniu. Acestea sunt unde radio emise de magnetosfera
terestră. Efectul acestor unde poate fi observat în emisfera nordică prin
împrăştierea electronilor de joasă energie pe cer. Împrăştierea electronilor
provocată de aceste unde de frecvenţă joasă este responsabilă pentru „dansul”
culorilor din aurorele boreale. De mult timp s-a crezut că aceste unde provoacă
accelerarea particulelor, iar cercetătorii au acum datele necesare să verifice
această teorie.
În cele din urmă, este imperios necesar ca
cercetătorii să înţeleagă structura centurilor Van Allen şi să le poată modela
cu precizie pentru a asigura protecţia astronauţilor şi a echipamentelor
spaţiale. De asemenea, modelarea cu precizie a proceselor ce se desfăşoară în
centurile de radiaţii ale Pământului ne poate asigura, de asemenea, o predicţie
mai bună a condiţiilor din spaţiul cosmic şi a modului prin care acestea ne pot
afecta în viitor. Aceasta este de altfel misiunea sondelor Van Allan.
Traducere şi adaptare
după Earth’s “Magnetic Shield” and the Van Allen Radiation Belts
-
See more at: http://www.stiintaonline.ro/scutul-magnetic-al-pamantului-si-centurile-de-radiatii-van-allen/#sthash.mlsH4yom.dpuf
============================================================
=================================================================
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu