Najdete nás také na:

Na hvězdárně sídlí:

Minislovníček: Van Allenovy radiační pásy

Toto je 24. článek z 38 ze série Minislovníček

Schéma Van Allenových pásů

V okolí planety Země se nachází oblasti, ve kterých jsou zachyceny částice slunečního větru. Jedná se o tzv. korpuskulární záření, které je tvořeno urychlenými nabitými částicemi (elektrony, protony, jádra helia apod.). Toto záření je zachycené pomocí magnetického pole Země a vytváří radiační pásy, kterým se říká Van Allenovy radiační pásy. Ty nejsou výsadou jen Země, ale všech planet, které mají magnetosféru. Nejmohutnější radiační pásy se nachází ve Sluneční soustavě u planety Jupiter, neboť jeho magnetické pole je nejintenzivnější.

V blízkosti naší planety se od vzdálenosti přibližně 400 km nad povrchem až do vzdálenosti kolem 65 000 km nachází dva Van Allenovy pásy: vnější a vnitřní. Existence radiačních pásů byla vědci teoreticky předpokládaná ještě před zahájením kosmického výzkumu. Pásy byly ale potvrzeny až družicovým měřením Exploreru I (31. 1. 1958) a pozdějšího Exploreru III. Zachycené záření bylo poprvé zmapováno družicemi Explorer IVPioneer III.

Země je oběma radiačními pásy obklopena symetricky, a to okolo její magnetické osy. Pokud by bylo možné udělat radiačními pásy pomyslný řez, zjistili bychom, že pásy mají v průřezu tvar přibližně půlměsíce. Tvar je ovlivněn topologií křivek geomagnetického pole. Země je pásy zcela obklopena v oblasti rovníku. Směrem k pólům však pásy končí v úhlu asi 65 stupňů od rovníku. Přímo nad póly se proto pásy nenacházejí.

Van Allenovy radiační pásy vznikají v důsledku kolize energetických částic unášených slunečním větrem s magnetickým polem planety. Kolizí dochází k záchytu částic v zemské magnetosféře. Magnetické silokřivky, které se nad magnetickými póly zahušťují, vyvolávají efekt jakéhosi gigantického magnetického zrcadla. Proto také nemůže většina nabitých částic proniknout až k pólu. Právě v oblasti, kde se silokřivky nad póly sbíhají, je silné magnetické pole, které zachycené částice odpuzuje. Dochází proto k odrazu částic a ty pak mohou putovat až ke druhé podobné zrcadlové oblasti nad druhým z magnetických pólů. Tam mohou být opět odraženy. Takto dochází k dlouhodobému záchytu částic ze Slunce v oblasti radiačních pásů. K maximální koncentraci částic dochází přibližně nad rovníkem. V případě zvýšené sluneční aktivity, tedy v období tzv. slunečních maxim, dochází ke zvýšené produkci energetických částic ze Slunce. Ty zpravidla vyvolávají na Zemi geomagnetické bouře. Při vhodném úhlu letu částic vzhledem k magnetickým silokřivkám a při vhodné energii se stává, že částice nad magnetickými póly začnou vnikat až do vysokých vrstev zemské atmosféry, kde dojde k rekombinaci, což vyvolá světélkující efekt, který pozorujeme jako polární záře.

Vnitřní radiační pás má nejintenzivněji zahuštěné částice ve vzdálenosti přibližně 3 000 km. Převládají v něm energetické protony s velkou energií (přes 100 MeV). Vnitřní pás je oproti vnějšímu také mnohem odolnější vůči výkyvům intenzity magnetického pole než pás vnější.

Vnější radiační pás, který je větší a rozptýlenější než pás vnitřní, se nachází ve vzdálenosti od 10 000 do 65 000 km, U vnějšího pásu dochází k největšímu zahuštění částic ve vzdálenosti mezi 14 500 až 19 000 km. Je tvořen méně energetickými elektrony, jejichž energie je měřitelná v kiloelektronvoltech (do 1 MeV).

Kosmické sondy odhalily v obou radiačních pásech existenci pozitronů. Ve vnitřním pásu byly dokonce detekovány řádově miliardy obíhajících antiprotonů, které v řádu minut až hodin zanikají procesem anihilace.

Mezi vnějším a vnitřním radiačním pásem existuje mezera. Tu pravděpodobně vytváří nízkofrekvenční radiové vlny. Při zvýšené sluneční činnosti se mohou dostat některé částice až do této mezery, ale v řádu několik málo dní jsou z ní nízkofrekvenčními radiovými vlnami vytlačeny.

Radiační pásy dostaly název podle objevitele vnitřního pásu amerického fyzika profesora Jamese Alfreda Van Allena (* 7. 9. 1914, Mount Pleasant, stát Iowa, † 9. 8. 2006, Iowa City, stát Iowa). Ten ho objevil v souvislosti s letem první americké družice Explorer I, která prováděla měření. I objev druhého vnějšího pásu souvisí s kosmickým letem, tentokrát sovětské sondy. Analýzou dat z této sondy objevil akademik Sergej Nikolajevič Věrnov se svým týmem spolupracovníků vnější radiační pás.

Radiační pásy mohou představovat určitý problém pro kosmické lety, a to zejména s lidskou posádkou. Vysokoenergetické protony a záření beta ve Van Allenových pásech jsou životu nebezpečné nejen pro lidi, ale i pro další živé organizmy. Energetické částice, pohybující se velkou rychlostí, mohou např. porušit lidskou DNA. Většina pilotovaných kosmických letů probíhá v menší vzdálenosti, než je vnitřní hranice vnitřního Van Allenova pásu. Pouze programy letů GeminiApollo byly výjimkou, nicméně i tak byl pobyt v této oblasti pouze krátkodobý. Navíc lety v programu Apollo byly voleny tak, aby oblasti s nejvyšší koncentrací částic minuly.

Do problému se mohou dostat i družice s oběžnou dráhou protínající tuto oblast. Záření totiž může vážně poškodit některá zařízení instalovaná na jejich palubě, zejména elektronické integrované obvody, elektronické součástky a senzory, panely slunečních baterií apod. Jedním z přístrojů, který se do oblasti radiačních pásů dostává je HST (Hubbleův vesmírný dalekohled). Ten při průletu pásy vypíná svoji aparaturu.

V roce 1962 byl uskutečněn pokus, při kterém došlo ve velké výšce k jadernému výbuchu (test Starfish Prime). Explozí byly dočasně zesíleny Van Allenovy pásy. Následně bylo z činnosti vyřazeno na oběžné dráze několik kosmických družic.

 

Navigace v sérii<< Minislovníček: Ultrafialové zářeníMinislovníček: Wolf – Rayetovy hvězdy >>