สายพาน Van Allen สั่นสะเทือนจากอนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์ เครดิตรูปภาพ: NASA / Tom Bridgman คลิกเพื่อดูภาพขยาย
“ เขตปลอดภัย” ในเข็มขัดรังสีรอบโลกเคลื่อนตัวสูงขึ้นและสูงขึ้นในระหว่างการทำกิจกรรมสุริยะตามยอดเขาในการสำรวจแสงอาทิตย์ โซนปลอดภัยให้ความเข้มของรังสีลดลงสำหรับยานอวกาศที่มีศักยภาพใด ๆ ซึ่งจะต้องบินในบริเวณแถบรังสี
“ งานวิจัยใหม่นี้ทำให้เราใกล้ชิดกับการทำความเข้าใจว่าส่วนของแถบรังสีหายไปได้อย่างไร” ดร. ชิงชิงฟุงจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่ากรีนเบลต์ Md กล่าวว่าฟุงเป็นผู้เขียนบทความวิจัยเรื่องนี้ รุ่นบรรทัดของจดหมายงานวิจัยธรณีฟิสิกส์ 22 กุมภาพันธ์
ทีมสำรวจผลลัพธ์ของการตรวจวัดอนุภาคความเร็วสูง (อิเล็กตรอน) ซึ่งประกอบด้วย“ เข็มขัดรังสีแวนอัลเลน” จากชุดยานอวกาศขั้วโลกและการอุตุนิยมวิทยาของมหาสมุทรแห่งชาติและบรรยากาศในช่วงปี 2521 ถึง 2542 ขณะที่ยานอวกาศบินไป วงโคจรขั้วโลกของพวกเขาพวกเขาตรวจจับอนุภาคของเข็มขัดรังสีน้อยลงในช่วงละติจูดที่แน่นอนซึ่งบ่งบอกถึงเส้นทางที่ปลอดภัยของยานอวกาศ นักวิจัยได้เปรียบเทียบข้อมูลที่ได้รับในช่วงกิจกรรมโซล่าร์ที่ค่อนข้างต่ำซึ่งเรียกว่าโซลาร์ขั้นต่ำกับข้อมูลจากช่วงเวลากิจกรรมโซลาร์สูงสุดที่เรียกว่าโซลาร์สูงสุด พวกเขาสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งที่ปลอดภัยโซนไปสู่ละติจูดที่สูงขึ้นและระดับความสูงดังนั้นในช่วงที่มีแสงอาทิตย์มากที่สุด
หากมองเห็นเข็มขัดรังสีพวกเขาจะมีลักษณะคล้ายกับโดนัทหนึ่งคู่รอบโลกหนึ่งดวงอยู่ในอีกดวงหนึ่งโดยมีโลกอยู่ใน“ ช่อง” ของโดนัทที่อยู่ลึกที่สุด โซนปลอดภัยที่เรียกว่า "ภูมิภาคของสล็อต" จะปรากฏเป็นช่องว่างระหว่างโดนัทด้านในและด้านนอก เข็มขัดนั้นประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุด้วยไฟฟ้าความเร็วสูง (อิเล็กตรอนและนิวเคลียสอะตอม) ที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กของโลก
สนามแม่เหล็กของโลกสามารถแสดงโดยเส้นแรงแม่เหล็กที่โผล่ออกมาจากภูมิภาคขั้วโลกใต้ออกสู่อวกาศและกลับสู่ภูมิภาคขั้วโลกเหนือ เนื่องจากมีการประจุอนุภาคของเข็มขัดรังสีการเคลื่อนที่ของมันจะถูกชี้นำโดยเส้นแรงแม่เหล็ก อนุภาคที่ติดอยู่จะกระเด้งระหว่างขั้วขณะหมุนวนรอบเส้นสนาม
คลื่นวิทยุความถี่ต่ำมาก (VLF) และก๊าซพื้นหลัง (พลาสมา) ก็ติดอยู่ในภูมิภาคนี้เช่นกัน เช่นเดียวกับปริซึมที่สามารถโค้งงอลำแสงพลาสม่าสามารถโค้งงอเส้นทางการแพร่กระจายคลื่น VLF ทำให้คลื่นไหลไปตามสนามแม่เหล็กของโลก คลื่น VLF จะเคลียร์โซนปลอดภัยด้วยการโต้ตอบกับอนุภาคของเข็มขัดรังสีซึ่งจะกำจัดพลังงานเล็กน้อยและเปลี่ยนทิศทางของพวกมัน สิ่งนี้จะลดตำแหน่งที่อยู่เหนือบริเวณขั้วโลกซึ่งอนุภาคจะเด้ง (เรียกว่าจุดสะท้อน) ในที่สุดจุดสะท้อนจะต่ำจนอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลก เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นอนุภาคที่ถูกดักจับจะชนกับอนุภาคบรรยากาศและสูญเสียไป
ตามที่ระบุไว้ในโซนปลอดภัยถูกสร้างขึ้นในภูมิภาคที่มีเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อคลื่น VLF ในการเตะอนุภาค การวิจัยของพวกเขาเป็นข้อบ่งชี้แรกว่าที่ตั้งของภูมิภาคนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยวัฏจักรกิจกรรมสุริยะ ดวงอาทิตย์ต้องผ่านรอบ 11 ปีของกิจกรรมจากมากไปน้อยที่สุดและกลับมาอีกครั้ง ในช่วงพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้น (UV) จะทำให้บรรยากาศบนโลกของไอโอโนสเฟียร์สูงขึ้นทำให้เกิดการขยายตัว สิ่งนี้จะเพิ่มความหนาแน่นของพลาสมาที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กของโลก
เงื่อนไขที่ดีสำหรับการปฏิสัมพันธ์อนุภาคคลื่น VLF ขึ้นอยู่กับการรวมกันเฉพาะของความหนาแน่นของพลาสม่าและความแรงของสนามแม่เหล็ก แม้ว่าโดยทั่วไปความหนาแน่นของพลาสมาจะลดลงตามระดับความสูง แต่การขยายตัวของชั้นบรรยากาศในช่วงสูงสุดของแสงอาทิตย์ทำให้พลาสมามีความหนาแน่นที่ระดับความสูงต่ำสุดของเขตปลอดภัยของโซล่าร์ นอกจากนี้ความแรงของสนามแม่เหล็กก็ลดลงตามความสูง หากต้องการค้นหาความแรงของสนามแม่เหล็กที่เหมาะสมสำหรับเขตปลอดภัยที่ระดับความสูงที่สูงกว่าเราจะต้องย้ายไปยังเสา (ละติจูดที่สูงขึ้น) ซึ่งเส้นสนามแม่เหล็กจะมีความเข้มข้นมากขึ้นและแข็งแรงขึ้น
“ การค้นพบนี้ช่วย จำกัด ขอบเขตการค้นหาพื้นที่การโต้ตอบของอนุภาคคลื่นที่สร้างเขตปลอดภัย” Fung กล่าว “ ถึงตอนนี้ยานอวกาศที่ไม่มีใครรู้จักใช้พื้นที่ปลอดภัยอย่างกว้างขวางความรู้ของเราสามารถช่วยวางแผนและปฏิบัติการภารกิจในอนาคตที่ต้องการใช้ประโยชน์จากพื้นที่ได้”
ตามการค้นพบของพวกเขาการค้นพบของพวกเขาถูกเปิดใช้งานโดยการเลือกข้อมูลใหม่และเครื่องมือในการค้นคืนที่พัฒนาโดยทีมงานที่เรียกว่าระบบการสำรวจสถานะของรัฐ Magnetospheric การวิจัยได้รับทุนจากองค์การนาซ่าและสภาวิจัยแห่งชาติ ทีมประกอบด้วย Fung, Dr. Xi Shao (สภาวิจัยแห่งชาติ, วอชิงตัน) และ Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc. , Lanham, Md.)
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
