חגורות ואן אלן פועמים מחלקיקי השמש. קרדיט תמונה: נאס"א / טום ברידגמן. לחץ להגדלה
"אזור בטוח" בחגורות הקרינה המקיפות את כדור הארץ נע יותר בגובה ובקו הרוחב במהלך פסגות בפעילות סולארית, כך עולה ממחקרים חדשים של צוות בהנהגת נאס"א. האזור הבטוח מציע עוצמת קרינה מופחתת לכל חללית פוטנציאלית שחייבת לטוס באזור חגורת הקרינה.
"מחקר חדש זה מקרב אותנו להבנה כיצד חלק מחגורת הקרינה נעלמת", אמר ד"ר שינג פונג ממרכז טיסת החלל "גודארד" של נאס"א, גרינבלט, מ. פונג הוא המחבר הראשי של מאמר על מחקר זה המופיע באתר- גרסת השורה של מכתבי המחקר הגיאופיזי 22 בפברואר.
הצוות ביסס את תוצאותיו על מדידות של חלקיקים מהירים (אלקטרונים) המהירים את "חגורת הקרינה של ואן אלן", מסדרת החלל המטאורולוגית המטאורית המינהלית הלאומית לאוקיאנוק האטמוספירה במהלך 1978 עד 1999. כאשר החללית טסה פנימה במסלוליהם הקוטביים הם גילו פחות חלקיקי חגורת קרינה בטווח רוחב מסוים, מה שמצביע על מעברי שטח בטוחים על ידי החללית. החוקרים השוו את הנתונים שנלקחו בתקופות פעילות סולארית יחסית נמוכות, המכונות מינימום סולארי, לנתונים מהתקופות שיא הפעילות הסולארית, המכונות מקסימום שמש. הם הבחינו בשינוי במיקום האזור הבטוח לעבר קווי רוחב גבוהים יותר, ולכן גובהים, במהלך מקסימום השמש.
אם חגורות הקרינה היו גלויות, הן היו דומות לזוג סופגניות סביב כדור הארץ, אחת בתוך השנייה עם כדור הארץ ב"חור "של הסופגנייה הפנימית ביותר. אזור הבטוח, המכונה "אזור החריץ", יופיע כמרווח בין הסופגניה הפנימית והחיצונית. החגורות מורכבות למעשה מחלקיקים טעונים חשמליים במהירות גבוהה (אלקטרונים וגרעינים אטומיים) הכלואים בשדה המגנטי של כדור הארץ.
ניתן לייצג את השדה המגנטי של כדור הארץ על ידי קווי כוח מגנטיים המגיחים מאזור דרום הקוטב החוצה אל החלל וחזרה לאזור צפון הקוטב. מכיוון שחלקיקי חגורת הקרינה נטענים, תנועותיהם מונחות על ידי קווי הכוח המגנטיים. חלקיקים לכודים היו מקפצים בין הקטבים תוך התפתלות סביב קווי השדה.
אזור רדיו (VLF) בתדרים נמוכים מאוד וגז רקע (פלזמה) כלואים גם הם באזור זה. ממש כמו פריזמה שיכולה לכופף קרן אור, הפלזמה יכולה לכופף את נתיבי התפשטות הגלים של VLF, ולגרום לגלים לזרום לאורך השדה המגנטי של כדור הארץ. גלי VLF מפנים את האזור הבטוח על ידי אינטראקציה עם חלקיקי חגורת הקרינה, מסירים מעט מהאנרגיה שלהם ומשנים את כיוונם. זה מוריד את המקום שמעל לאזורים הקוטביים שבהם החלקיקים מקפצים (נקרא נקודת המראה). בסופו של דבר נקודת המראה הופכת להיות כל כך נמוכה שהיא נמצאת באטמוספירה של כדור הארץ. כאשר זה קורה, החלקיקים הלכודים מתנגשים בחלקיקים האטמוספריים ואבדים.
לדברי הצוות, האזור הבטוח נוצר באזור בו התנאים נוחים עבור גלי VLF לבעוט בחלקיקים. המחקר שלהם הוא האינדיקציה הראשונה לכך שמיקומו של אזור זה יכול להשתנות עם מחזור הפעילות הסולארית. השמש עוברת מעגל פעילות בן 11 שנים, ממקסימום למינימום, ובחזרה. במהלך קרינת השמש המקסימאלית, קרינה מוגברת של אולטרה סגול סולארי (UV) מחממת את האטמוספרה העליונה של כדור הארץ, היונוספרה, וגורמת לה להתפשט. זה מגדיל את צפיפות הפלזמה שנלכדת בשדה המגנטי של כדור הארץ.
תנאים חיוביים לאינטראקציה בין חלקיקי הגל VLF תלויים בשילוב הספציפי של צפיפות פלזמה וחוזק שדה מגנטי. למרות שצפיפות הפלזמה בדרך כלל פוחתת עם הגובה, הרחבת היונוספרה במהלך מקסימום סולארי הופכת את הצפיפות לפלזמה בגובה השמש-מינימלי של האזור הבטוח, ומאלצת את צפיפות הפלזמה החיובית לאזור הבטוח לנדוד לגובה גבוה יותר. בנוסף, חוזק השדה המגנטי פוחת גם עם הגובה. כדי למצוא את חוזק השדה המגנטי החיובי לאזור הבטוח בגבהים גבוהים יותר, יהיה עלינו לנדוד לעבר הקטבים (קווי רוחב גבוהים יותר), שם קווי השדה המגנטי מרוכזים יותר ובכך חזקים יותר.
"תגלית זו עוזרת לצמצם את החיפוש אחר אזור האינטראקציה בין חלקיקי הגל העיקרי שיוצר את האזור הבטוח," אמר פונג. "אף שאף חללית לא ידועה משתמשת באזור הבטוח בהרחבה כעת, הידע שלנו יכול לעזור בתכנון ותפעול של משימות עתידיות שרוצות לנצל את האזור."
לדברי החוקרים, תגליתם התאפשרה באמצעות כלי לבחירת נתונים ושליפה חדש שפותח על ידי הצוות, שנקרא מערכת שאילתת המדינה Magnetospheric. המחקר מומן על ידי נאס"א והמועצה הלאומית למחקר. הצוות כולל פונג, ד"ר שי שאו (מועצת המחקר הלאומית, וושינגטון) וד"ר לון סי טאן (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א
