Van Alenov pojas — разлика између измена

С Википедије, слободне енциклопедије
Садржај обрисан Садржај додат
Нема описа измене
ознаке: ручно враћање мобилна измена мобилно веб-уређивање
.
Ред 1: Ред 1:
{{Short description|Zona energetski naelektrisanih čestica oko planete Zemlje}}{{rut}}
[[Датотека:Van Allen radiation belt.svg|мини|Ван Аленов појас радијације]]
[[Датотека:Van Allen radiation belt.svg|мини|десно|250px|Van Alenov pojas radijacije]]
'''Ven Alenov pojas zračenja''' je sloj naelektrisanih čestica koji se nalazi oko planetе kao sto je Zemlja, zahvaljujući njenom [[магнетско поље Земље|magnetnom polju]]. Zemlja ima dva takva pojasa, a ponekad se formira više privremenih pojasa. Otkriće ovih Zemljinih pojaseva pripisuje se Džejmsu Van Alenu i u njegovu čast oni nose ovakvo ime. Visina glavnih pojaseva varira od 1000 do 60000 km iznad površine [[Земља|Zemlje]] gde i količina radijacije takođe varira. Većina čestica od kojih su izgrađeni ovi pojasevi dolazi iz sunčevog vetra i kosmičkih zraka. Pojasevi se nalaze u unutrašnjoj regiji Zemljine magnetosfere. Sadrže elektrone koji formiraju spoljašnji sloj i kombinaciju protona i neutrona koji formiraju unutrašnji sloj. Povremeno sadrže manji broj drugih čеstica kao što su [[алфа-распад|alfa čestice]].
[[datoteka:Van Allen Belts.ogv|мини|десно|250px|Ovaj video prikazuje promene oblika i jačine Van Alenovih pojasa zračenja tokom vremena.]]
[[datoteka:Jupiter radio.jpg|мини|десно|250px|Jupiterovi promenjivi pojasi zračenja.]]
[[datoteka:Ap8-omni-0.100MeV.png|мини|десно|250px|Čestice jače od 100 -{k[[eV]]}-.]]
[[datoteka:Ap8-omni-1.000MeV.png|мини|десно|250px|Čestice jače od 1 -{MeV}-.]]
[[datoteka:Ap8-omni-400.0MeV.png|мини|десно|250px|Čestice jače od 400 Me-{}-V.]]


'''Ven Alenovi pojasi zračenja''' ili ''Van Alenovi pojasi'' je područja naelektrisanih čestica koji se nalazi oko planetе kao sto je Zemlja, zahvaljujući njenom [[магнетско поље Земље|magnetnom polju]]. Zemlja ima dva takva pojasa, a ponekad se formira više privremenih pojasa. Otkriće ovih Zemljinih pojaseva pripisuje se Džejmsu Van Alenu i u njegovu čast su imenovani.<ref name=dordn>{{cite news |url=https://news.google.com/newspapers?id=kCxQAAAAIBAJ&sjid=HVYDAAAAIBAJ&pg=3307%2C5547467 |work=Victoria Advocate |location=(Texas) |agency=Associated Press |title='Doughnuts' of radiation ring earth in space |date=December 28, 1958 |page=1A}}</ref> Visina glavnih pojaseva varira od 1000 do 60000 km iznad površine [[Земља|Zemlje]],<ref>{{cite news |url=https://www.nasa.gov/content/goddard/van-allen-probes-spot-impenetrable-barrier-in-space |title=Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space |last=Zell |first=Holly |date=February 12, 2015 |publisher=[[NASA]]/[[Goddard Space Flight Center]] |access-date=2017-06-04}}</ref> gde i količina radijacije takođe varira. Većina čestica od kojih su izgrađeni ovi pojasevi dolazi iz sunčevog vetra i [[kosmički zraci|kosmičkih zraka]].<ref name="howstuffworks van allen belts">{{cite web |url=http://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/van-allen-radiation-belts-info.htm |title=Van Allen Radiation Belts |work=[[HowStuffWorks]] |publisher=[[Discovery Communications|Discovery Communications, Inc.]] |location=[[Silver Spring, MD]] |access-date=2011-06-05|date=2009-04-23 }}</ref> Pojasevi se nalaze u unutrašnjoj regiji Zemljine magnetosfere. Sadrže elektrone koji formiraju spoljašnji sloj i kombinaciju protona i neutrona koji formiraju unutrašnji sloj. Povremeno sadrže manji broj drugih čеstica kao što su [[алфа-распад|alfa čestice]] i [[jon]]i [[kiseonik]]a, koji se [[kretanje|kreću]] velikim [[brzina]]ma formirajući snažan izvor [[Elektromagnetno zračenje|elektromagnetnog zračenja]]. Pojasevi ugrožavaju satelite koji moraju zaštititi svoje krhke komponente adekvatnim sredstvima ako je njihova orbita većim delom u pojasu. U 2013. godini [[НАСА|NASA]] je objavila da je Van Alenovsko istraživanje pronašlo treći, prelazni sloj koji je posmatran četiri nedelje pre nego što je uništen moćnim medjuplanetarnim udarnim talasom koji je došao sa Sunca.<ref>{{cite web |url=https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/28feb_thirdbelt/ |title=Van Allen Probes Discover a New Radiation Belt |work=Science@NASA |publisher=[[NASA]] |date=February 28, 2013 |editor-last=Phillips |editor-first=Tony |access-date=2013-04-05}}</ref>
Pojasevi ugrožavaju satelite koji moraju zaštititi svoje krhke komponente adekvatnim sredstvima ako je njihova orbita većim delom u pojasu.


Unutarnji Van Alenov pojas nalazi se na visini od 1 000 do 10 000 [[kilometar]]a, a vanjski na visini od 13 000 do 60 000 kilometara. Treći, privremeni, Van Allenov pojas otkriven je u rujnu 2012. između unutarnjeg i vanjskog pojasa i trajao je oko mjesec dana. Pojasi nisu pravilna oblika ni jednoliko udaljeni od Zemlje jer ih [[Sunčev vjetar]] potiskuje na osvijetljenoj strani prema površini Zemlje, dok su na tamnoj strani razvučeni u [[svemir]]. Nazvani su prema svojem otkrivaču [[James Van Allen|J. Van Allenu]]. Zbog velike prodorne moći čestica u njima mogu nastati oštećenja [[svemirske letjelice|svemirskih letjelica]], pogotovo kada se zbog pojačane [[Sunčev ciklus|Sunčeve aktivnosti]] povećaju [[energija|energije]] čestica i nastanu [[Geomagnetska oluja|geomagnetske oluje]]. <ref> '''Van Allenovi pojasi''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=69650] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>
U 2013. godini [[НАСА|NASA]] je objavila da he Van Alenova inkvizicija pronašla treći, prelazni sloj koji je posmatran četiri nedelje pre nego što je uništen moćnim medjuplanetarnim udarnim talasom koji je došao sa Sunca.


Van Allenovi pojasi zračenja su oblika [[torus]]a i sadrže [[energija|energetski]] nabijene čestice ([[plazma]]), koje okružuju [[Zemlja|Zemlju]], a drži ih [[Zemljino magnetsko polje]]. Te visokoenergetske [[Elementarna čestica|elementarne čestice]] električki nabijaju [[kozmičke zrake]]. Zemljino magnetsko polje je jednoliko raspodjeljeno oko Zemlje, ali na [[S|Sunčevoj]] strani je sabijeno zbog utjecaja [[Sunčev vjetar|Sunčevog vjetra]], dok na drugoj, mračnoj strani, je izduženo. Razlikuju se dva Van Allenova pojasa zračenja, vanjski i unutarnji. Vanjski Van Allenov pojas zračenja sadrži visokoenergetske [[elektron]]e, dok unutarnji sadrži [[proton]]e i elektrone. Osim toga, ti pojasi sadrže i manju količinu [[Alfa-čestica|alfa-čestica]]. Ovi pojasi su povezani i sa stvaranjem [[Polarna svjetlost|polarne svjetlosti]], kada visokoenergetske čestice udaraju u gornje slojeve [[Zemljina atmosfera|atmosfere]] i stvara se [[fluorescencija]].
== Izvori ==

* [http://www.spenvis.oma.be/help/background/traprad/traprad.html Modeli Van Alenovog pojasa]
==Otkriće==
* [http://www.spenvis.oma.be/ SPENVIS]
[[Sjedinjene Američke Države|Američki]] [[fizičar]] [[James Van Allen]] je otkrio dva pojasa pojačanog [[Radioaktivnost|radioaktivnog]] zračenja koji opkoljavaju Zemlju. Pojase u obliku torusa, nazvane Van Allenovi pojasi zračenja, otkrio je pomoću [[Geigerov brojač|Geigerovih brojača]], postavljenih na umjetnim satelitima [[Explorer I|Explorerom 1]] i [[Explorer 3|Explorerom 3]] 1958. Poslije su izmjereni i mapirani [[umjetni satelit|umjetnim satelitima]] [[Explorer 4|Explorerom 4]], [[Pioneer 3|Pioneerom 3]] i [[Luna 1|Lunom 1]]. Oni štite Zemlju od opasne Sunčeve radijacije tako što je ''skupljaju'' i od nje stvaraju pojase koji opasavaju Zemlju. Te čestice predstavljaju elektroni, [[protoni]] i [[alfa-čestica|alfa-čestice]]. <ref> Stern David P., Peredo, Mauricio: "Trapped Radiation - History" [http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/whtrap1.html], 2009.</ref>

Van Allenovi pojasi zračenja otkriveni su i na drugim planetima. Svaki planet koji ima dovoljno jako [[magnetsko polje]], može stvoriti takve pojase. [[Sunce]] nema takve pojase. [[Voyager 2]] je potvrdio da postoje na [[Uran]]u i [[Neptun]]u. <ref> ''Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation'' by Martin Walt, 1994.</ref>

==Vanjski Van Alenov pojas zračenja==
Veliki vanjski pojas zračenja se širi negdje od 13 000 do 60 000 km iznad Zemljine površine. Najjači intenzitet ima između 4 do 5 Zemljinih polumjera (25 000 do 30 000 km). Sastoji se od visokoenergetskih (0,1–10 M[[Elektronvolt|eV]]) elektrona, koji su zarobljeni [[magnetosfera|magnetosferom]]. Osim toga, mogu se pronaći [[ion]]i, u obliku visokoenergetskih protona, mali udio alfa-čestica i kisikovih O<sup>+</sup> iona. Sličan je sastav kao u [[ionosfera|ionosferi]], samo što ove čestice mnogo veće energije. <ref> Elkington S. R., Hudson M. K., Chan A. A.: "Enhanced Radial Diffusion of Outer Zone Electrons in an Asymmetric Geomagnetic Field", publisher=American Geophysical Union, 2001.</ref> <ref> Shprits Y. Y., Thorne R. M.: "Time dependent radial diffusion modeling of relativistic electrons with realistic loss rates", journal=Geophysical Research Letters, 2004.</ref> <ref> Horne Richard B., Thorne Richard M.: "Wave acceleration of electrons in the Van Allen radiation belts", journal=Nature, 2005.</ref>

Vanjski pojas je veći od unutarnjeg i čestice su dosta promjenjive, posebno pod utjecajem [[geomagnetska oluja|geomagnetskih oluja]], koje nastaju zbog pojačanog magnetskog djelovanja na Suncu.

==Unutarnji Van Alenov pojas zračenja==
Unutarnji Van Allenov pojas zračenja se širi od 100 do 10 000 km iznad površine Zemlje. Sadrži visokoenergetske [[proton]]e, čija energija prelazi i 100 M[[eV]] te elektrone sa energijom preko 100 keV, koji su zarobljeni sa jakim Zemljinim magnetskim poljem, u tom području. <ref> "ECSS Space engineering ECSS-E-ST-10-04C" 2008.</ref>

Smatra se da protoni energije veće od 50 MeV nastaju sudarom [[kozmička zraka|kozmičkih zraka]] sa jezgrama atoma, u gornjoj atmosferi. Protoni energije manje od 50 MeV vjerojatno potječu od geomagnetskih oluja. <ref> Thomas F. Tascione: "Introduction to the Space Environment", publisher=Kreiger Publishing CO., 1994.</ref>

Zbog malog odstupanja unutarnjeg pojasa i Zemljine rotacijske osi, unutarnji Van Allenov pojas zračenja je najbliži Zemlji u [[Južnoatlantska anomalija|južnom]] [[Atlantski ocean|Atlantskom oceanu]]. Kao rezultat te nepravilnosti u južnom Atlantskom oceanu, dolazi do [[zamjena mjesta sjevernog i južnog magnetskog pola]] (vidi [[kron (mjerna jedinica)|kron]]).

Protoni su [[kinetička energija|kinetičke energije]] od 100 keV (može proći kroz [[Olovo (element)|olovo]] debljine 0,6 mm) do 400 MeV (može proći kroz olovo debljine 143 mm). Energija koju imaju brzi elektroni ili alfa-čestice, u unutarnjem i vanjskom Van Allenovom pojasu zračenja, opasna je za ljudsko zdravlje.

== Treći pojas ==
28. veljače 2013. znanstvenici su izvijestili da su otkrili treći radijacijski pojas. Sastoji se od visokoenergijskih [[ultrarelativistička granica|ultrarelativistično]] nabijenih čestica. Na medijskoj konferenciji kod Nasina tima [[Van Allen Probea|Sonda Van Allen]], izjavili su da je ovaj treći pojas proizvod [[Koronalni izbačaji masa|koronarnog izbačaja mase]] sa Sunca. Predstavljeno je u odvojenoj tvorbi koja dijeli vanjski pojas, poput noža, i postoji odvojeno kao pohranilište čestica mjesec dana, prije nego se opet spoji s vanjskim pojasom.<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=yLw9a5t-sUs YouTUbe] NASA's Van Allen Probes Discover Third Radiation Belt Around Earth</ref>

== Neprobojna barijera ==
[[Van Allen Probes|Sonde Van Allen]] uočile su jednu neprobojnu barijeru. Proučavajući Van Allenov pojase, pronašli su točke gotovo neprobojne barijere koja najbržim elektronima, onim koji nose najviše energije, priječi doći do Zemlje. Obla hladna nabijena plina oko Zemlje zvan [[plazmasfera]] međudjeluje sa česticama u Zemljinim radijacijskim pojasima, čime stvara neprobojnu prepreku koja zaustavlja najbrže elektrone i ne da im prići bliže našem planetu. Nova su istraživanja pokazala da ta plazmasfera drži brze elektrone iz radijacijskih pojasa dalje od Zemlje. Plazmasfera počinje na oko 600 milja visine i proteže se djelimice u vanjski Van Allenov pojas. Čestice u vanjskoj granici plazmasfere uzrokuju da se čestice u vanjskom radijacijskom pojasu raštrkaju, odmičući ih od pojasa. Vidi također [[plazmapauza]].<ref>{{cite news |url=https://www.nasa.gov/content/goddard/van-allen-probes-spot-impenetrable-barrier-in-space |title=Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space |language=eng.|last=Zell |first=Holly |date=February 12, 2015 |publisher=[[NASA]]/[[Goddard Space Flight Center]] |access-date=2018-09-26}}</ref>

== Uticaj na putovanje svemirskim letelicama==
Neki ljudi smatraju da astronauti ne bi preživjeli put do [[Mjesec]]a zbog jakog zračenja prilikom prolaska kroz Van Allenove pojase zbog kozmičkih zraka. [[Apollo 11|Apollo letjelice]] su kroz Van Allenov pojas prolazile četiri sata, a od [[Ionizacija|ionizirajućeg]] zračenja bili su zaštićeni metalnom oplatom same letjelice. Štoviše, sama putanja letjelice od Zemlje do Mjeseca odabrana je tako da se što više smanji izlaganje zračenju prilikom prolaska kroz Van Allenov pojas. Čak je i sam dr. James Van Allen, otkrivač Van Allenovog pojasa, demantirao tvrdnje da je zračenje preopasno za [[astronaut]]e te je ustvrdio da je količina zračenja prilikom prolaska kroz Van Allenov pojas manja od 1 rem (10 m[[Sievert (jedinica)|Sv]]), što je ekvivalent normalnom ambijentalnom zračenju koje prosječan čovjek na zemlji primi u tri mjeseca. S druge strane, zračenje je upravo dokaz da su astronauti išli na Mjesec. Uočeno je da je 33 od 36 astronauta iz programa Apollo dobilo [[siva mrena|sivu mrenu]] za koje se pokazalo da je posljedica izloženosti kozmičkom zračenju za vrijeme putovanja. <ref> "Earth's Radiation Belts with Safe Zone Orbit", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA [http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a003000/a003052/index.html], 2009.</ref> <ref> Rachel A.: "Earth's Safe Zone Became Hot Zone During Legendary Solar Storms", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA, [http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/safe_zone.html], 2009.</ref>

[[Solarni članak|Solarni članci]], [[Integrirani krug|integrirani krugovi]] i davači mogu biti oštećeni kada prolaze kroz područje pojačanog zračenja, pogotovo za vrijeme geomagnetskih oluja. Sve manje elektroničke komponente, stvaraju veću mogućnost da budu oštećene. Moraju imati sloj veće tvrdoće da bi radile pouzdano. [[Svemirski teleskop Hubble]], kao i drugi umjetni sateliti, često ugasi elektroniku dok prolazi kroz područje pojačane radijacije. <ref> [http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1996/25/text/] "Hubble Achieves Milestone: 100,000th Exposure", publisher=STScI, 1996.</ref>

Satelit koji je zaštićen [[aluminij]]skim limom 3 mm debljine te prolazi kroz Van Allenove pojase zračenja, primit će oko 2 500 rema (25 Sv) godišnje. Gotova sva radijacija se prima u unutarnjem pojasu. <ref> Ptak Andy: "Ask an Astrophysicist", publisher = NASA GSFC, [http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/970228a.html] 1997.</ref>

== Reference ==
{{Reflist}}

== Literatura ==
{{Refbegin|30em}}
* {{cite journal |last1=Adams |first1=L. |last2=Daly |first2=E. J. |last3=Harboe-Sorensen |first3=R. |last4=Holmes-Siedle |first4=A. G. |last5=Ward |first5=A. K. |last6=Bull |first6=R. A. |date=December 1991 |title=Measurement of SEU and total dose in geostationary orbit under normal and solar flare conditions |journal=IEEE Transactions on Nuclear Science |volume=38 |issue=6 |pages=1686–1692 |oclc=4632198117 |doi=10.1109/23.124163|bibcode = 1991ITNS...38.1686A }}
* {{cite book |last1=Holmes-Siedle |first1=Andrew |last2=Adams |first2=Len |title=Handbook of Radiation Effects |edition=2nd |date=2002 |publisher=Oxford University Press |location=Oxford; New York |isbn=978-0-19-850733-8 |oclc=47930537 |lccn=2001053096}}
* {{cite journal |last1=Shprits |first1=Yuri Y. |last2=Elkington |first2=Scott R. |last3=Meredith |first3=Nigel P. |last4=Subbotin |first4=Dmitriy A. |date=November 2008 |title=Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt |journal=Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics |volume=70 |issue=14}} Part I: Radial transport, pp.&nbsp;1679–1693, {{doi|10.1016/j.jastp.2008.06.008}}; Part II: Local acceleration and loss, pp.&nbsp;1694–1713, {{doi|10.1016/j.jastp.2008.06.014}}.
* Rainer Schwenn, ''Space Weather'', [http://solarphysics.livingreviews.org/ Living Reviews in Solar Physics] '''3''', (2006), 2, [http://www.livingreviews.org/lrsp-2006-2 online article].
* Jean Lilensten and Jean Bornarel, ''Space Weather, Environment and Societies'', Springer, {{ISBN|978-1-4020-4331-4}}.
* Mark Moldwin: ''An Introduction to Space Weather.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 2008, {{ISBN|978-0-521-86149-6}}.
* Ioannis A. Daglis: ''Effects of Space Weather on Technology Infrastructure.'' Springer, Dordrecht 2005, {{ISBN|1-4020-2748-6}}.
* Ruffenach, A., 2018, "Enabling Resilient UK Energy Infrastructure: Natural Hazard Characterisation Technical Volumes and Case Studies, Volume 10 - Space Weather"; IMechE, IChemE.
* Clark, T. D. G. and E. Clarke, 2001. ''Space weather services for the offshore drilling industry''. ''In Space Weather Workshop: Looking Towards a Future European Space Weather Programme''. ESTEC, ESA WPP-194.
* Carlowicz, M. J., and R. E. Lopez, 2002, ''Storms from the Sun'', Joseph Henry Press, Washington DC, {{ISBN|0-309-07642-0}}.
* Reay, S. J., W. Allen, O. Baillie, J. Bowe, E. Clarke, V. Lesur, S. Macmillan, 2005. ''Space weather effects on drilling accuracy in the North Sea''. Annales Geophysicae, Vol. 23, pp.&nbsp;3081–3088.
* Odenwald, S. 2006, ''The 23rd Cycle;Learning to live with a stormy star'', Columbia University Press, {{ISBN|0-231-12078-8}}.
* Bothmer, V.; Daglis, I., 2006, ''Space Weather: Physics and Effects'', Springer-Verlag New York, {{ISBN|3-642-06289-X}}.
* Gombosi, Tamas I., Houghton, John T., and Dessler, Alexander J., (Editors), 2006, ''Physics of the Space Environment'', Cambridge University Press, {{ISBN|978-0-521-60768-1}}.
* Daglis, I. A. (Editor), 2001, ''Space Storms and Space Weather Hazards'', Springer-Verlag New York, {{ISBN|1-4020-0031-6}}.
* Song, P., Singer, H., and [[George Siscoe|Siscoe, G.]], (Editors), 2001, ''Space Weather (Geophysical Monograph)'', Union, Washington, D.C, {{ISBN|0-87590-984-1}}.
* Freeman, John W., 2001, ''Storms in Space'', Cambridge University Press, Cambridge, UK, {{ISBN|0-521-66038-6}}.
* {{cite journal |last = Strong |first = Keith |author2 = J. Saba |author3 = T. Kucera |title = Understanding Space Weather: The Sun as a Variable Star |journal = Bull. Am. Meteorol. Soc. |volume = 93 |issue = 9 |pages = 1327–35 |date = 2012 |doi = 10.1175/BAMS-D-11-00179.1 |bibcode = 2012BAMS...93.1327S |hdl = 2060/20120002541 |hdl-access = free }}
* {{cite journal |last = Strong |first = Keith |author2 = J. T. Schmelz |author3 = J. L. R. Saba |author4 = T. A. Kucera |title = Understanding Space Weather: Part II: The Violent Sun
|journal = Bull. Am. Meteorol. Soc. |volume = 98 |issue = 11 |pages = 2387–96 |date = 2017 |doi = 10.1175/BAMS-D-16-0191.1 |bibcode = 2017BAMS...98.2387S }}
* {{cite journal |last = Strong |first = Keith |author2 = N. Viall |author3 = J. Schmelz |author4 = J. Saba |title = Understanding Space Weather: The Sun's Domain |journal = Bull. Am. Meteorol. Soc. |volume = 98|issue = 12|pages = 2593|doi = 10.1175/BAMS-D-16-0204.1 |bibcode = 2017BAMS...98.2593S|year = 2017 }}
{{Refend}}

== Spoljašnje veze ==
{{commons category-lat|Van Allen radiation belts}}
* [http://rbsp.jhuapl.edu Letelice koje su istraživale Van Alenov pojas]
* [http://rbsp.jhuapl.edu Letelice koje su istraživale Van Alenov pojas]
* [http://www.phy6.org/Education/Iradbelt.html An explanation of the belts] by David P. Stern and Mauricio Peredo
* [http://www.spenvis.oma.be/help/background/traprad/traprad.html Background: Trapped particle radiation models] – Introduction to the trapped radiation belts by [[Space Environment Information System|SPENVIS]]
* [http://www.spenvis.oma.be/ SPENVIS – Space Environment, Effects, and Education System] – Gateway to the SPENVIS orbital dose calculation software
* [http://vanallenprobes.jhuapl.edu The Van Allen Probes Web Site] Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

{{authority control-lat}}


{{DEFAULTSORT:Ван Аленов појас}}
{{DEFAULTSORT:Ван Аленов појас}}


[[Категорија:Астрономија]]
[[Категорија:Астрономија]]
[[Категорија:Наелектрисане честице]]
[[Категорија:Геомагнетизам]]

Верзија на датум 20. јун 2021. у 21:33

Van Alenov pojas radijacije
Ovaj video prikazuje promene oblika i jačine Van Alenovih pojasa zračenja tokom vremena.
Jupiterovi promenjivi pojasi zračenja.
Čestice jače od 100 keV.
Čestice jače od 1 MeV.
Čestice jače od 400 MeV.

Ven Alenovi pojasi zračenja ili Van Alenovi pojasi je područja naelektrisanih čestica koji se nalazi oko planetе kao sto je Zemlja, zahvaljujući njenom magnetnom polju. Zemlja ima dva takva pojasa, a ponekad se formira više privremenih pojasa. Otkriće ovih Zemljinih pojaseva pripisuje se Džejmsu Van Alenu i u njegovu čast su imenovani.[1] Visina glavnih pojaseva varira od 1000 do 60000 km iznad površine Zemlje,[2] gde i količina radijacije takođe varira. Većina čestica od kojih su izgrađeni ovi pojasevi dolazi iz sunčevog vetra i kosmičkih zraka.[3] Pojasevi se nalaze u unutrašnjoj regiji Zemljine magnetosfere. Sadrže elektrone koji formiraju spoljašnji sloj i kombinaciju protona i neutrona koji formiraju unutrašnji sloj. Povremeno sadrže manji broj drugih čеstica kao što su alfa čestice i joni kiseonika, koji se kreću velikim brzinama formirajući snažan izvor elektromagnetnog zračenja. Pojasevi ugrožavaju satelite koji moraju zaštititi svoje krhke komponente adekvatnim sredstvima ako je njihova orbita većim delom u pojasu. U 2013. godini NASA je objavila da je Van Alenovsko istraživanje pronašlo treći, prelazni sloj koji je posmatran četiri nedelje pre nego što je uništen moćnim medjuplanetarnim udarnim talasom koji je došao sa Sunca.[4]

Unutarnji Van Alenov pojas nalazi se na visini od 1 000 do 10 000 kilometara, a vanjski na visini od 13 000 do 60 000 kilometara. Treći, privremeni, Van Allenov pojas otkriven je u rujnu 2012. između unutarnjeg i vanjskog pojasa i trajao je oko mjesec dana. Pojasi nisu pravilna oblika ni jednoliko udaljeni od Zemlje jer ih Sunčev vjetar potiskuje na osvijetljenoj strani prema površini Zemlje, dok su na tamnoj strani razvučeni u svemir. Nazvani su prema svojem otkrivaču J. Van Allenu. Zbog velike prodorne moći čestica u njima mogu nastati oštećenja svemirskih letjelica, pogotovo kada se zbog pojačane Sunčeve aktivnosti povećaju energije čestica i nastanu geomagnetske oluje. [5]

Van Allenovi pojasi zračenja su oblika torusa i sadrže energetski nabijene čestice (plazma), koje okružuju Zemlju, a drži ih Zemljino magnetsko polje. Te visokoenergetske elementarne čestice električki nabijaju kozmičke zrake. Zemljino magnetsko polje je jednoliko raspodjeljeno oko Zemlje, ali na Sunčevoj strani je sabijeno zbog utjecaja Sunčevog vjetra, dok na drugoj, mračnoj strani, je izduženo. Razlikuju se dva Van Allenova pojasa zračenja, vanjski i unutarnji. Vanjski Van Allenov pojas zračenja sadrži visokoenergetske elektrone, dok unutarnji sadrži protone i elektrone. Osim toga, ti pojasi sadrže i manju količinu alfa-čestica. Ovi pojasi su povezani i sa stvaranjem polarne svjetlosti, kada visokoenergetske čestice udaraju u gornje slojeve atmosfere i stvara se fluorescencija.

Otkriće

Američki fizičar James Van Allen je otkrio dva pojasa pojačanog radioaktivnog zračenja koji opkoljavaju Zemlju. Pojase u obliku torusa, nazvane Van Allenovi pojasi zračenja, otkrio je pomoću Geigerovih brojača, postavljenih na umjetnim satelitima Explorerom 1 i Explorerom 3 1958. Poslije su izmjereni i mapirani umjetnim satelitima Explorerom 4, Pioneerom 3 i Lunom 1. Oni štite Zemlju od opasne Sunčeve radijacije tako što je skupljaju i od nje stvaraju pojase koji opasavaju Zemlju. Te čestice predstavljaju elektroni, protoni i alfa-čestice. [6]

Van Allenovi pojasi zračenja otkriveni su i na drugim planetima. Svaki planet koji ima dovoljno jako magnetsko polje, može stvoriti takve pojase. Sunce nema takve pojase. Voyager 2 je potvrdio da postoje na Uranu i Neptunu. [7]

Vanjski Van Alenov pojas zračenja

Veliki vanjski pojas zračenja se širi negdje od 13 000 do 60 000 km iznad Zemljine površine. Najjači intenzitet ima između 4 do 5 Zemljinih polumjera (25 000 do 30 000 km). Sastoji se od visokoenergetskih (0,1–10 MeV) elektrona, koji su zarobljeni magnetosferom. Osim toga, mogu se pronaći ioni, u obliku visokoenergetskih protona, mali udio alfa-čestica i kisikovih O+ iona. Sličan je sastav kao u ionosferi, samo što ove čestice mnogo veće energije. [8] [9] [10]

Vanjski pojas je veći od unutarnjeg i čestice su dosta promjenjive, posebno pod utjecajem geomagnetskih oluja, koje nastaju zbog pojačanog magnetskog djelovanja na Suncu.

Unutarnji Van Alenov pojas zračenja

Unutarnji Van Allenov pojas zračenja se širi od 100 do 10 000 km iznad površine Zemlje. Sadrži visokoenergetske protone, čija energija prelazi i 100 MeV te elektrone sa energijom preko 100 keV, koji su zarobljeni sa jakim Zemljinim magnetskim poljem, u tom području. [11]

Smatra se da protoni energije veće od 50 MeV nastaju sudarom kozmičkih zraka sa jezgrama atoma, u gornjoj atmosferi. Protoni energije manje od 50 MeV vjerojatno potječu od geomagnetskih oluja. [12]

Zbog malog odstupanja unutarnjeg pojasa i Zemljine rotacijske osi, unutarnji Van Allenov pojas zračenja je najbliži Zemlji u južnom Atlantskom oceanu. Kao rezultat te nepravilnosti u južnom Atlantskom oceanu, dolazi do zamjena mjesta sjevernog i južnog magnetskog pola (vidi kron).

Protoni su kinetičke energije od 100 keV (može proći kroz olovo debljine 0,6 mm) do 400 MeV (može proći kroz olovo debljine 143 mm). Energija koju imaju brzi elektroni ili alfa-čestice, u unutarnjem i vanjskom Van Allenovom pojasu zračenja, opasna je za ljudsko zdravlje.

Treći pojas

28. veljače 2013. znanstvenici su izvijestili da su otkrili treći radijacijski pojas. Sastoji se od visokoenergijskih ultrarelativistično nabijenih čestica. Na medijskoj konferenciji kod Nasina tima Sonda Van Allen, izjavili su da je ovaj treći pojas proizvod koronarnog izbačaja mase sa Sunca. Predstavljeno je u odvojenoj tvorbi koja dijeli vanjski pojas, poput noža, i postoji odvojeno kao pohranilište čestica mjesec dana, prije nego se opet spoji s vanjskim pojasom.[13]

Neprobojna barijera

Sonde Van Allen uočile su jednu neprobojnu barijeru. Proučavajući Van Allenov pojase, pronašli su točke gotovo neprobojne barijere koja najbržim elektronima, onim koji nose najviše energije, priječi doći do Zemlje. Obla hladna nabijena plina oko Zemlje zvan plazmasfera međudjeluje sa česticama u Zemljinim radijacijskim pojasima, čime stvara neprobojnu prepreku koja zaustavlja najbrže elektrone i ne da im prići bliže našem planetu. Nova su istraživanja pokazala da ta plazmasfera drži brze elektrone iz radijacijskih pojasa dalje od Zemlje. Plazmasfera počinje na oko 600 milja visine i proteže se djelimice u vanjski Van Allenov pojas. Čestice u vanjskoj granici plazmasfere uzrokuju da se čestice u vanjskom radijacijskom pojasu raštrkaju, odmičući ih od pojasa. Vidi također plazmapauza.[14]

Uticaj na putovanje svemirskim letelicama

Neki ljudi smatraju da astronauti ne bi preživjeli put do Mjeseca zbog jakog zračenja prilikom prolaska kroz Van Allenove pojase zbog kozmičkih zraka. Apollo letjelice su kroz Van Allenov pojas prolazile četiri sata, a od ionizirajućeg zračenja bili su zaštićeni metalnom oplatom same letjelice. Štoviše, sama putanja letjelice od Zemlje do Mjeseca odabrana je tako da se što više smanji izlaganje zračenju prilikom prolaska kroz Van Allenov pojas. Čak je i sam dr. James Van Allen, otkrivač Van Allenovog pojasa, demantirao tvrdnje da je zračenje preopasno za astronaute te je ustvrdio da je količina zračenja prilikom prolaska kroz Van Allenov pojas manja od 1 rem (10 mSv), što je ekvivalent normalnom ambijentalnom zračenju koje prosječan čovjek na zemlji primi u tri mjeseca. S druge strane, zračenje je upravo dokaz da su astronauti išli na Mjesec. Uočeno je da je 33 od 36 astronauta iz programa Apollo dobilo sivu mrenu za koje se pokazalo da je posljedica izloženosti kozmičkom zračenju za vrijeme putovanja. [15] [16]

Solarni članci, integrirani krugovi i davači mogu biti oštećeni kada prolaze kroz područje pojačanog zračenja, pogotovo za vrijeme geomagnetskih oluja. Sve manje elektroničke komponente, stvaraju veću mogućnost da budu oštećene. Moraju imati sloj veće tvrdoće da bi radile pouzdano. Svemirski teleskop Hubble, kao i drugi umjetni sateliti, često ugasi elektroniku dok prolazi kroz područje pojačane radijacije. [17]

Satelit koji je zaštićen aluminijskim limom 3 mm debljine te prolazi kroz Van Allenove pojase zračenja, primit će oko 2 500 rema (25 Sv) godišnje. Gotova sva radijacija se prima u unutarnjem pojasu. [18]

Reference

  1. ^ „'Doughnuts' of radiation ring earth in space”. Victoria Advocate. (Texas). Associated Press. 28. 12. 1958. стр. 1A. 
  2. ^ Zell, Holly (12. 2. 2015). „Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space”. NASA/Goddard Space Flight Center. Приступљено 2017-06-04. 
  3. ^ „Van Allen Radiation Belts”. HowStuffWorks. Silver Spring, MD: Discovery Communications, Inc. 2009-04-23. Приступљено 2011-06-05. 
  4. ^ Phillips, Tony, ур. (28. 2. 2013). „Van Allen Probes Discover a New Radiation Belt”. Science@NASA. NASA. Приступљено 2013-04-05. 
  5. ^ Van Allenovi pojasi, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  6. ^ Stern David P., Peredo, Mauricio: "Trapped Radiation - History" [2], 2009.
  7. ^ Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation by Martin Walt, 1994.
  8. ^ Elkington S. R., Hudson M. K., Chan A. A.: "Enhanced Radial Diffusion of Outer Zone Electrons in an Asymmetric Geomagnetic Field", publisher=American Geophysical Union, 2001.
  9. ^ Shprits Y. Y., Thorne R. M.: "Time dependent radial diffusion modeling of relativistic electrons with realistic loss rates", journal=Geophysical Research Letters, 2004.
  10. ^ Horne Richard B., Thorne Richard M.: "Wave acceleration of electrons in the Van Allen radiation belts", journal=Nature, 2005.
  11. ^ "ECSS Space engineering ECSS-E-ST-10-04C" 2008.
  12. ^ Thomas F. Tascione: "Introduction to the Space Environment", publisher=Kreiger Publishing CO., 1994.
  13. ^ YouTUbe NASA's Van Allen Probes Discover Third Radiation Belt Around Earth
  14. ^ Zell, Holly (12. 2. 2015). „Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space” (на језику: eng.). NASA/Goddard Space Flight Center. Приступљено 2018-09-26. 
  15. ^ "Earth's Radiation Belts with Safe Zone Orbit", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA [3], 2009.
  16. ^ Rachel A.: "Earth's Safe Zone Became Hot Zone During Legendary Solar Storms", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA, [4], 2009.
  17. ^ [5] "Hubble Achieves Milestone: 100,000th Exposure", publisher=STScI, 1996.
  18. ^ Ptak Andy: "Ask an Astrophysicist", publisher = NASA GSFC, [6] 1997.

Literatura

  • Adams, L.; Daly, E. J.; Harboe-Sorensen, R.; Holmes-Siedle, A. G.; Ward, A. K.; Bull, R. A. (децембар 1991). „Measurement of SEU and total dose in geostationary orbit under normal and solar flare conditions”. IEEE Transactions on Nuclear Science. 38 (6): 1686—1692. Bibcode:1991ITNS...38.1686A. OCLC 4632198117. doi:10.1109/23.124163. 
  • Holmes-Siedle, Andrew; Adams, Len (2002). Handbook of Radiation Effects (2nd изд.). Oxford; New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850733-8. LCCN 2001053096. OCLC 47930537. 
  • Shprits, Yuri Y.; Elkington, Scott R.; Meredith, Nigel P.; Subbotin, Dmitriy A. (новембар 2008). „Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt”. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 70 (14).  Part I: Radial transport, pp. 1679–1693, doi:10.1016/j.jastp.2008.06.008; Part II: Local acceleration and loss, pp. 1694–1713, doi:10.1016/j.jastp.2008.06.014.
  • Rainer Schwenn, Space Weather, Living Reviews in Solar Physics 3, (2006), 2, online article.
  • Jean Lilensten and Jean Bornarel, Space Weather, Environment and Societies, Springer, ISBN 978-1-4020-4331-4.
  • Mark Moldwin: An Introduction to Space Weather. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-521-86149-6.
  • Ioannis A. Daglis: Effects of Space Weather on Technology Infrastructure. Springer, Dordrecht 2005, ISBN 1-4020-2748-6.
  • Ruffenach, A., 2018, "Enabling Resilient UK Energy Infrastructure: Natural Hazard Characterisation Technical Volumes and Case Studies, Volume 10 - Space Weather"; IMechE, IChemE.
  • Clark, T. D. G. and E. Clarke, 2001. Space weather services for the offshore drilling industry. In Space Weather Workshop: Looking Towards a Future European Space Weather Programme. ESTEC, ESA WPP-194.
  • Carlowicz, M. J., and R. E. Lopez, 2002, Storms from the Sun, Joseph Henry Press, Washington DC, ISBN 0-309-07642-0.
  • Reay, S. J., W. Allen, O. Baillie, J. Bowe, E. Clarke, V. Lesur, S. Macmillan, 2005. Space weather effects on drilling accuracy in the North Sea. Annales Geophysicae, Vol. 23, pp. 3081–3088.
  • Odenwald, S. 2006, The 23rd Cycle;Learning to live with a stormy star, Columbia University Press, ISBN 0-231-12078-8.
  • Bothmer, V.; Daglis, I., 2006, Space Weather: Physics and Effects, Springer-Verlag New York, ISBN 3-642-06289-X.
  • Gombosi, Tamas I., Houghton, John T., and Dessler, Alexander J., (Editors), 2006, Physics of the Space Environment, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-60768-1.
  • Daglis, I. A. (Editor), 2001, Space Storms and Space Weather Hazards, Springer-Verlag New York, ISBN 1-4020-0031-6.
  • Song, P., Singer, H., and Siscoe, G., (Editors), 2001, Space Weather (Geophysical Monograph), Union, Washington, D.C, ISBN 0-87590-984-1.
  • Freeman, John W., 2001, Storms in Space, Cambridge University Press, Cambridge, UK, ISBN 0-521-66038-6.
  • Strong, Keith; J. Saba; T. Kucera (2012). „Understanding Space Weather: The Sun as a Variable Star”. Bull. Am. Meteorol. Soc. 93 (9): 1327—35. Bibcode:2012BAMS...93.1327S. doi:10.1175/BAMS-D-11-00179.1. hdl:2060/20120002541Слободан приступ. 
  • Strong, Keith; J. T. Schmelz; J. L. R. Saba; T. A. Kucera (2017). „Understanding Space Weather: Part II: The Violent Sun”. Bull. Am. Meteorol. Soc. 98 (11): 2387—96. Bibcode:2017BAMS...98.2387S. doi:10.1175/BAMS-D-16-0191.1. 
  • Strong, Keith; N. Viall; J. Schmelz; J. Saba (2017). „Understanding Space Weather: The Sun's Domain”. Bull. Am. Meteorol. Soc. 98 (12): 2593. Bibcode:2017BAMS...98.2593S. doi:10.1175/BAMS-D-16-0204.1. 

Spoljašnje veze