La ceinture de rayonnement terrestre (ERB), ou la ceinture de Van Allen, est la région de l'espace extra-atmosphérique la plus proche de notre planète, qui ressemble à un anneau, dans lequel il y a des flux géants d'électrons et de protons. La terre les maintient avec un champ magnétique dipolaire.
Ouverture
RPZ a été découvert en 1957-58. scientifiques des États-Unis et de l'URSS. Explorer 1 (photo ci-dessous), le premier satellite spatial américain lancé en 1958, a fourni des données très importantes. Grâce à une expérience embarquée menée par les Américains au-dessus de la surface de la Terre (à une altitude d'environ 1000 km), une ceinture de radiation (interne) a été découverte. Plus tard, à une altitude d'environ 20 000 km, une deuxième zone de ce type a été découverte. Il n'y a pas de frontière claire entre les ceintures intérieure et extérieure - la première passe progressivement dans la seconde. Ces deux zones de radioactivité diffèrent par le degré de charge des particules et leur composition.
Ces zones sont devenues connues sous le nom de ceintures de Van Allen. James Van Allen est un physicien dont l'expérience les a aidésdécouvrir. Les scientifiques ont découvert que ces ceintures sont constituées de vent solaire et de particules chargées de rayons cosmiques, qui sont attirées vers la Terre par son champ magnétique. Chacun d'eux forme un tore autour de notre planète (une forme qui ressemble à un beignet).
De nombreuses expériences ont été menées dans l'espace depuis cette époque. Ils ont permis d'étudier les principales caractéristiques et propriétés du RPZ. Notre planète n'est pas la seule à posséder des ceintures de radiation. On les trouve également dans d'autres corps célestes qui ont une atmosphère et un champ magnétique. La ceinture de rayonnement de Van Allen a été découverte grâce à un vaisseau spatial interplanétaire américain près de Mars. De plus, les Américains l'ont trouvé près de Saturne et de Jupiter.
Champ magnétique dipolaire
Notre planète possède non seulement la ceinture de Van Allen, mais aussi un champ magnétique dipolaire. C'est un ensemble de coques magnétiques imbriquées les unes dans les autres. La structure de ce champ ressemble à une tête de chou ou à un oignon. La coque magnétique peut être imaginée comme une surface fermée tissée à partir de lignes de force magnétiques. Plus la coque est proche du centre du dipôle, plus l'intensité du champ magnétique augmente. De plus, la quantité de mouvement requise pour qu'une particule chargée la pénètre de l'extérieur augmente également.
Ainsi, la Nième couche a la quantité de mouvement des particules P . Dans le cas où la quantité de mouvement initiale de la particule ne dépasse pas P , elle est réfléchie par le champ magnétique. La particule retourne alors dans l'espace extra-atmosphérique. Cependant, il arrive aussi qu'il se retrouve sur la nième coquille. Dans ce caselle ne peut plus le quitter. La particule piégée sera piégée jusqu'à ce qu'elle se dissipe ou entre en collision avec l'atmosphère résiduelle et perde de l'énergie.
Dans le champ magnétique de notre planète, la même coquille est située à différentes distances de la surface de la Terre à différentes longitudes. Cela est dû au décalage entre l'axe du champ magnétique et l'axe de rotation de la planète. Cet effet est mieux visible sur l'anomalie magnétique brésilienne. Dans cette zone, les lignes de force magnétiques descendent et les particules piégées qui se déplacent le long de celles-ci peuvent avoir une hauteur inférieure à 100 km, ce qui signifie qu'elles mourront dans l'atmosphère terrestre.
Composition RPG
À l'intérieur de la ceinture de radiation, la répartition des protons et des électrons n'est pas la même. Les premiers sont dans la partie intérieure de celui-ci et les seconds dans la partie extérieure. Par conséquent, à un stade précoce de l'étude, les scientifiques pensaient qu'il existait des ceintures de rayonnement externes (électroniques) et internes (protons) de la Terre. Actuellement, cet avis n'est plus pertinent.
Le mécanisme le plus important pour la génération de particules remplissant la ceinture de Van Allen est la désintégration des neutrons d'albédo. Il convient de noter que les neutrons sont créés lorsque l'atmosphère interagit avec le rayonnement cosmique. Le flux de ces particules se déplaçant en direction de notre planète (neutrons d'albédo) traverse le champ magnétique terrestre sans encombre. Cependant, ils sont instables et se désintègrent facilement en électrons, protons et antineutrinos électroniques. Les noyaux radioactifs d'albédo, qui ont une énergie élevée, se désintègrent à l'intérieur de la zone de capture. C'est ainsi que la ceinture de Van Allen est reconstituée en positrons et en électrons.
ERP et orages magnétiques
Lorsque de puissants orages magnétiques commencent, ces particules ne se contentent pas d'accélérer, elles quittent la ceinture radioactive de Van Allen et s'en déversent. Le fait est que si la configuration du champ magnétique change, les points miroirs peuvent être immergés dans l'atmosphère. Dans ce cas, les particules, perdant de l'énergie (pertes par ionisation, diffusion), changent d'angle de pas puis périssent lorsqu'elles atteignent les couches supérieures de la magnétosphère.
RPZ et les aurores boréales
La ceinture de rayonnement de Van Allen est entourée d'une couche de plasma, qui est un flux piégé de protons (ions) et d'électrons. L'une des raisons d'un phénomène tel que les aurores boréales (polaires) est que les particules tombent de la couche de plasma, et aussi en partie de l'ERP externe. Les aurores boréales sont l'émission d'atomes atmosphériques, qui sont excités en raison de la collision avec des particules tombées de la ceinture.
Recherche RPZ
Presque tous les résultats fondamentaux des études de formations telles que les ceintures de radiation ont été obtenus vers les années 1960 et 1970. Des observations récentes à l'aide de stations orbitales, d'engins spatiaux interplanétaires et des équipements scientifiques les plus récents ont permis aux scientifiques d'obtenir de nouvelles informations très importantes. Les ceintures de Van Allen autour de la Terre continuent d'être étudiées à notre époque. Parlons brièvement des réalisations les plus importantes dans ce domaine.
Données reçues de Saliout-6
Chercheurs du MEPhI au début des années 80 du siècle dernieront étudié les flux d'électrons à haut niveau d'énergie dans le voisinage immédiat de notre planète. Pour ce faire, ils ont utilisé l'équipement qui se trouvait sur la station orbitale Saliout-6. Il a permis aux scientifiques d'isoler très efficacement les flux de positrons et d'électrons dont l'énergie dépasse 40 MeV. L'orbite de la station (inclinaison 52°, altitude environ 350-400 km) passait principalement sous la ceinture de radiation de notre planète. Cependant, il touchait toujours sa partie interne à l'anomalie magnétique brésilienne. Lors de la traversée de cette région, des flux stationnaires constitués d'électrons à haute énergie ont été trouvés. Avant cette expérience, seuls les électrons étaient enregistrés dans l'ERP, dont l'énergie ne dépassait pas 5 MeV.
Données des satellites artificiels de la série "Meteor-3"
Des chercheurs du MEPhI ont effectué d'autres mesures sur des satellites artificiels de notre planète de la série Meteor-3, dans lesquels la hauteur des orbites circulaires était de 800 et 1200 km. Cette fois, l'appareil a pénétré très profondément dans la RPZ. Il a confirmé les résultats obtenus plus tôt à la station Saliout-6. Ensuite, les chercheurs ont obtenu un autre résultat important en utilisant les spectromètres magnétiques installés aux stations Mir et Saliout-7. Il a été prouvé que la ceinture stable découverte précédemment se compose exclusivement d'électrons (sans positrons), dont l'énergie est très élevée (jusqu'à 200 MeV).
Découverte de la ceinture stationnaire des noyaux CNO
Un groupe de chercheurs du SNNP MSU à la fin des années 80 et au début des années 90 du siècle dernier a mené une expérience visant àl'étude des noyaux situés dans l'espace extra-atmosphérique le plus proche. Ces mesures ont été réalisées à l'aide de chambres proportionnelles et d'émulsions photographiques nucléaires. Elles ont été réalisées sur des satellites de la série Kosmos. Les scientifiques ont détecté la présence de flux de noyaux N, O et Ne dans une région de l'espace extra-atmosphérique dans laquelle l'orbite d'un satellite artificiel (une inclinaison de 52°, une altitude d'environ 400-500 km) a traversé l'anomalie brésilienne.
Comme l'a montré l'analyse, ces noyaux, dont l'énergie atteignait plusieurs dizaines de MeV/nucléon, n'étaient pas d'origine galactique, albédo ou solaire, puisqu'ils ne pouvaient pas pénétrer profondément dans la magnétosphère de notre planète avec une telle énergie. Les scientifiques ont donc découvert la composante anormale des rayons cosmiques, captée par le champ magnétique.
Les atomes de basse énergie de la matière interstellaire sont capables de pénétrer dans l'héliosphère. Puis le rayonnement ultraviolet du Soleil les ionise une ou deux fois. Les particules chargées qui en résultent sont accélérées par les fronts du vent solaire, atteignant plusieurs dizaines de MeV/nucléon. Ils entrent ensuite dans la magnétosphère, où ils sont capturés et entièrement ionisés.
Ceinture quasi stationnaire de protons et d'électrons
Le 22 mars 1991, une puissante éruption s'est produite sur le Soleil, qui s'est accompagnée de l'éjection d'une énorme masse de matière solaire. Il a atteint la magnétosphère le 24 mars et a changé sa région extérieure. Des particules du vent solaire, qui avaient une énergie élevée, ont fait irruption dans la magnétosphère. Ils atteignirent la zone où se trouvait alors CRESS, le satellite américain. installé dessusinstruments ont enregistré une forte augmentation des protons, dont l'énergie variait de 20 à 110 MeV, ainsi que des électrons puissants (environ 15 MeV). Cela a indiqué l'émergence d'une nouvelle ceinture. Tout d'abord, la ceinture quasi-stationnaire a été observée sur un certain nombre d'engins spatiaux. Cependant, ce n'est qu'à la station Mir qu'il a été étudié pendant toute sa durée de vie, soit environ deux ans.
Au fait, dans les années 60 du siècle dernier, à la suite de l'explosion d'engins nucléaires dans l'espace, une ceinture quasi-stationnaire est apparue, constituée d'électrons à basse énergie. Cela a duré environ 10 ans. Les fragments radioactifs de fission se sont désintégrés, ce qui a été la source de particules chargées.
Y a-t-il un RPG sur la Lune
Le satellite de notre planète n'a pas la ceinture de radiation de Van Allen. De plus, il ne possède pas d'atmosphère protectrice. La surface de la lune est exposée aux vents solaires. Une forte éruption solaire, si elle se produisait au cours d'une expédition lunaire, incinérerait à la fois les astronautes et les capsules, car il y aurait un énorme flux de radiations qui serait libéré, ce qui est mortel.
Est-il possible de se protéger des radiations cosmiques
Cette question intéresse les scientifiques depuis de nombreuses années. A petites doses, les radiations, comme vous le savez, n'ont pratiquement aucun effet sur notre santé. Cependant, il n'est sûr que lorsqu'il ne dépasse pas un certain seuil. Savez-vous quel est le niveau de rayonnement en dehors de la ceinture de Van Allen, à la surface de notre planète ? Habituellement, la teneur en particules de radon et de thorium ne dépasse pas 100 Bq par 1 m3. À l'intérieur du RPZces chiffres sont bien plus élevés.
Bien sûr, les ceintures de radiation de Van Allen Land sont très dangereuses pour les humains. Leur effet sur le corps a été étudié par de nombreux chercheurs. En 1963, des scientifiques soviétiques ont déclaré à Bernard Lovell, un astronome britannique bien connu, qu'ils ne connaissaient pas de moyen de protéger une personne contre l'exposition aux radiations dans l'espace. Cela signifiait que même les obus à parois épaisses des appareils soviétiques ne pouvaient pas y faire face. Comment le métal le plus fin utilisé dans les capsules américaines, presque comme du papier d'aluminium, a-t-il protégé les astronautes ?
Selon la NASA, elle n'a envoyé des astronautes sur la Lune que lorsqu'aucune éruption n'était attendue, ce que l'organisation est en mesure de prévoir. C'est ce qui a permis de réduire au minimum le risque d'irradiation. D'autres experts, cependant, soutiennent que l'on ne peut prédire qu'approximativement la date des émissions importantes.
La ceinture de Van Allen et le vol vers la lune
Leonov, un cosmonaute soviétique, est néanmoins allé dans l'espace en 1966. Cependant, il portait une combinaison de plomb super lourde. Et après 3 ans, des astronautes des États-Unis sautaient sur la surface lunaire, et évidemment pas dans de lourdes combinaisons spatiales. Peut-être qu'au fil des ans, les spécialistes de la NASA ont réussi à découvrir un matériau ultra-léger qui protège de manière fiable les astronautes des radiations ? Le vol vers la lune soulève encore de nombreuses questions. L'un des principaux arguments de ceux qui pensent que les Américains n'y ont pas atterri est l'existence de ceintures de radiation.
