Päikeseosakestest pulseerivad Van Alleni vööd. Pildikrediit: NASA / Tom Bridgman. Pilt suuremalt
NASA juhitud meeskonna tehtud uute uuringute kohaselt liigub Maa ümbritsevates kiirgusvööndites „ohutu tsoon” päikese aktiivsuse tipphetkedel kõrguse ja laiuskraadiga kõrgemal. Ohutu tsoon pakub vähendatud kiirgusintensiivsust kõikidele potentsiaalsetele kosmoselaevadele, mis peavad lendama kiirgusvööde piirkonnas.
"See uus uurimistöö lähendab meid arusaamisele, kuidas osa radiatsioonivööst kaob," ütles dr Shing Fung NASA Goddardi kosmoselennukeskusest Greenbeltis, MD. Fung on selle uurimistöö paberi juhtiv autor. Geofüüsikaliste uurimiskirjade liiniversioon 22. veebruar.
Töörühm tugines oma tulemustele kiirusosakeste (elektronide) mõõtmisel, mis koosneb „Van Alleni kiirgusvööst”, Rahvusliku Ookeani ja Atmosfääri Administratsiooni polaarselt tiirlevate meteoroloogiliste kosmoseaparaatide seeriast aastatel 1978–1999. Kui kosmoselaev lendas sisse oma polaarorbiitidel tuvastasid nad teatud laiuskraadi vahemikus vähem kiirgusvöö osakesi, mis osutavad kosmoselaeva ohutute tsoonide läbipääsudele. Teadlased võrdlesid suhteliselt madala päikese aktiivsuse perioodidel saadud andmeid, mida nimetatakse päikese miinimumiks, päikese maksimaalse aktiivsuse perioodide andmetega, mida nimetatakse päikese maksimumiks. Nad märkasid turvalise tsooni asukoha nihkumist kõrgemate laiuskraadide ja seega ka kõrguste suunas päikese maksimaalse aja jooksul.
Kui kiirgusvööd oleksid nähtavad, sarnaneksid need ümber Maa asuvate sõõrikutega, üks üksteise sees Maaga sisemise sõõriku aukus. Ohutu tsoon, mida nimetatakse „pilupiirkonnaks”, näib lõhena sisemise ja välimise sõõriku vahel. Rihmad koosnevad tegelikult kiiretest elektrilaenguga osakestest (elektronid ja aatomituumad), mis on Maa magnetvälja lõksus.
Maa magnetvälja võivad tähistada magnetilise jõu jooned, mis väljuvad Lõuna-Polaari piirkonnast, kosmosesse ja tagasi Põhja-Polaari piirkonda. Kuna kiirgusrihmaosakesed on laetud, juhivad nende liikumist magnetjõud. Kinni jäänud osakesed põrkavad ümber põlluliinide spiraalides postide vahel.
Selles piirkonnas on lõksus ka väga madala sagedusega (VLF) raadiolained ja taustgaas (plasma). Nii nagu prisma, mis suudab valguskiirt painutada, võib ka plasma painutada VLF-i lainete levimisradu, põhjustades lainete voolavust mööda Maa magnetvälja. VLF-lained puhastavad ohutu tsooni, toimides koos kiirgusvöö osakestega, eemaldades nende energiast pisut ja muutes suunda. See alandab kohta polaarpiirkondade kohal, kus osakesed põrkuvad (nimetatakse peegelpunktiks). Lõpuks muutub peegelpunkt nii madalaks, et asub Maa atmosfääris. Kui see juhtub, põrkuvad lõksus olevad osakesed atmosfääriosakestega kokku ja lähevad kaduma.
Meeskonna sõnul luuakse ohutu tsoon piirkonnas, kus VLF-i lainete jaoks on soodsad tingimused osakeste löömiseks. Nende uuringud on esimene märk, et selle piirkonna asukoht võib muutuda koos päikese aktiivsuse tsükliga. Päike läbib 11-aastase tegevustsükli maksimaalsest miinimumini ja jälle tagasi. Päikese maksimumi ajal kuumutab suurenenud päikese ultraviolettkiirgus (UV) radiatsiooni Maa ülemist atmosfääri, ionosfääri, põhjustades selle laienemist. See suurendab Maa magnetväljas lõksus oleva plasma tihedust.
VLF-i laine-osakeste interaktsiooni soodsad tingimused sõltuvad plasma tiheduse ja magnetvälja tugevuse konkreetsest kombinatsioonist. Ehkki plasma tihedus väheneb tavaliselt kõrgusega, muudab ionosfääri laienemine päikese maksimumi ajal plasma tihedamaks ohutu tsooni päikese miinimumkõrguses ja sunnib ohutu tsooni soodsa plasmatiheduse rändama kõrgemale kõrgusele. Lisaks väheneb kõrguse korral ka magnetvälja tugevus. Suurematel kõrgustel turvalise tsooni jaoks soodsa magnetvälja tugevuse leidmiseks tuleks rännata pooluste (kõrgemate laiuskraadide) poole, kus magnetvälja jooned on kontsentreeritumad ja seega tugevamad.
"See avastus aitab kitsendada primaarse laine-osakeste interaktsiooni piirkonna otsimist, mis loob ohutu tsooni," ütles Fung. "Ehkki ükski teadaolev kosmoselaev ei kasuta ohutut tsooni praegu laialdaselt, võiksid meie teadmised aidata seda tsooni ära kasutada soovivate tulevaste missioonide kavandamisel ja läbiviimisel."
Teadlaste sõnul võimaldas nende avastamist meeskonna välja töötatud uus andmete valimise ja otsimise tööriist, mida nimetatakse magnetosfääri oleku päringusüsteemiks. Uuringuid rahastasid NASA ja Riiklik Teadusnõukogu. Meeskonda kuuluvad Fung, dr Xi Shao (riiklik teadusuuringute nõukogu, Washington) ja dr Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, MD).
Algne allikas: NASA pressiteade
