הדרך לדיסקויג: תיאוריות מוקדמות ושנה הגיאופיזיקה הבינלאומית

זמן רב לפני שהלוויין הראשון הדהד את ה-ionosphere, מדענים חשדו כי השדה המגנטי של כדור הארץ עלול למלכוד חלקיקים.הפיזיקאי הנורבגי קריסטיאני בירקלנד ביצע ניסויים בתחילת המאה ה-20, מה שמגלה כי אלקטרונים יכולים להיות מוגבלים על ידי דיפול מגנטי.מאוחר יותר, המתמטיקאים השוודים אלפובן הציע כי "מראות מגנטיים" יכולים להחזיר חלקיקים אנרגטיים הלוך ושוב בין הקטבים מגנטיים אלה, מחכים לניסויים רדום, כדי לבחון אותם עשורים.

השחר של השנה הגיאו-פיאלית הבינלאומית (IGY, 1957–1958) יצר דחיפות מדעית ייחודית.גם ארצות הברית וגם ברית המועצות המתמחות להציב מכשירים מעל האווירה.ההתמקדות של IGY בפעילות השמש, קרניים קוסמיות, וגם המגנטיזם של כדור הארץ גרם לקרינה חלקיקים בעדיפות גבוהה של 100 ק"מ למשימות טילים תת-דלקתיות בתחילת שנות החמישים כבר זיהו קרינה מוגברת בגובה גבוה, אך אלה לא יכלו לאשר חגורת חום:

חוקר: הלוויין האמריקאי הראשון והלוחמה הגיגרנית

ב-31 בינואר 1958, החללית (FLT:0)Explorer 1cioFLT ( 1 בינואר 1958), הלוויינית של קייפ קנבראל על סיפון טיל יופיטר-C.It הייתה החללית הראשונה של ארה"ב להגיע למסלול.

הנתונים הראשוניים של Explorer 1 מקיפים את יוצריו.בגבהים נמוכים יותר, הדלפק הרשום צפוי שיעורי הקרנות הקוסמיות.אבל בגובה של למעלה מ-1,000 ק"מ, שיעור הספירה צנח באופן בלתי צפוי ל-0. ואן אלן וצוותו התפזרו כראוי שהמכשיר היה המום על ידי פלוקס אינטנסיבי של חלקיקים טעונים – כל כך אינטנסיבי שהשחית הג'ר הגיע לספירה המקסימלית שלו ובאופן יעיל.

כדי לאשר את ההשפעה, הצוות השיקה במהירות את FLT:0Explorer 3FLT:1 במרץ 1958, אשר נשא נגד גייגר משופר וקליט קלט לאחסון נתונים עבור שידור מאוחר יותר.המשחק גילה כי רמות הקרינה עלו ונפל עם גובה דפוס עקבי עם חגורת חלקיקים טעונים על שטח מגנטי של כדור הארץ.

בדיקה אחרונה ב-3 ביולי 2008. ^ pinpointing the Belts: Explorer 4 and Pioneer 3

לאורך 1958, סדרה של משימות ייעודיות שדלפו את התמונה:0 (Explorer 4cioFLT:1), הושקה ביולי, נשאה מספר גלאי חלקיקים וקלטת קטנה.It פיתה את האזור הפנימי בפירוט והוכיח כי הקרינה הורחבה על פני טווח רחב של קווי הרוח והטווחים שלה בינתיים, ה-PiLT1-36,000 ליטרים של כדור הארץ, לפני שיא אחד, אשר היה אמור להיות ממוקם במרחק של 1 ק"מ אחד, עד 1- 3 ק"מ- 3 ק"מ, לפני כן, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000, עד שנת 1958, עד לגובה של 2, 000 ק"מ, עד 1 דצמבר, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000, 000, 000, 000 ק"מ, עד 1 דצמבר, 000 ק"מ, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ק"מ, 000 ק"מ, לפני כן, עד לגובה של שטח, 000 ק"מ, 000 ק"מ, לפני כן, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"

ניתוח כל הנתונים, ואן אלן ועמיתיו פירסמו מסמך ציון ב-1959 ב-FLT:0 NaturecioFLT:1 (Van Allen, J.A, et al., ו-"Observation of High Intensity Radiation by Satellites 1958 Alpha and Gamma"), והכריז באופן רשמי על קיומו של מה יהיה בשם "FLT:2Van Beltreat" של קרינת ניסויים ו-"Den"DIG" הוא גם הוא יצר את השם הרשמי של יצירה תיאורטית של תגליות.

מבנה ומבנה של הבאטים

חגורות ואן אלן מתוארות בדרך כלל כשני אזורים טוראו-האדונים של חלקיקים אנרגטיים לכודים.החגורה הפנימית, המשתרעת מ-1,000 ק"מ ל-6,000 ק"מ מעל פני האדמה, נשלטת על ידי פרוטונים באנרגיה גבוהה (עם אנרגיות עד כמה מאות מ"ר) וכמה אלקטרונים.

החגורה החיצונית, מ 13,000 ק"מ עד 60,000 ק"מ, מורכבת בעיקר מאלקטרונים עם אנרגיות החל מכמה מאות keV ועד כמה מ"ר אינטנסיביות ומיקומה הם משתנים מאוד, מושפעת מרוח השמש, זעזועים בין כוכבי לכת, ופעילות גיאוגרפית.החגורה החיצונית swellswellsssssssss במהלך סופות גיא מגנטיות, ויכולה לכווץ במהלך תקופות שקטות.

חגורה שלישית, transient המכילה אוכלוסייה רופפת יותר של חלקיקים נצפו במהלך אירועים סולאריים אינטנסיביים.ב-2013, ואן אלן פרובאס גילה חגורת שליש צרה ומתמשכת מאוד של אלקטרונים אולטרה-לרליסטיים שיכולים להימשך חודשים, מאתגר מודלים קודמים חזו רק שני חגורות יציבות.גילוי זה הדגיש את המורכבות של סביבת הקרינה ואת הצורך במעקב מתמשך.

השפעה על טיסות חלל וחקר אנושי

התגלית של חגורות ואן אלן הייתה בעלת השלכות מעשיות מיידיות.כאשר הנשיא ג'ון קנדי הודיע על המטרה של הנחיתה אדם על הירח ב-1961, מהנדסי נאס"א היו צריכים להבין כיצד להגן על אסטרונאוטים מהקרינה שנקלעה בעת מעבר לחגורת אפולו.משימות אפולו לקחו מסלול ביניים, אשר מצמצם את הזמן בחגורת הפנים והקבוקש דרך החגורה החיצונית במהירות גבוהה, תוך שמירה על מינונים בטוחים בתוך גבולות אפולו 1%, אשר ניתן היה גם כן להפחית את האפשרות של מערכת ההפעלה המאובטחת של מערכת ההפעלה של פחות מחוסמת יתר של מערכת החיסון.

בעשורים האחרונים עיצבו החגורות את העיצוב של כל לוויין שפועל במסלול נמוך של כדור הארץ (LEO) והקפת ההסתה הגיאוגרפית (GEO) Spacecraft מוקשה מפני קרינה, וכלים רגישים מגנים לעתים קרובות או ממוקמים במסלול מתחת לחגורת הפנים.

פעילות השמש ומזג האוויר החלל

חגורות ואן אלן אינן סטטיות; הן מגיבות באופן דינמי לזריקת השמש.המסה קורונה (CMEs) וזרימת רוח סולרית מהירה במהירות גבוהה יכולים להזריק חלקיקים אנרגטיים טריים לתוך החגורה החיצונית, להגדיל באופן דרמטי את עוצמת הקרינה שלה במשך שעות עד ימים. סערות גיאומגנטיות יכולות גם לקרוע את החגורה החיצונית על ידי צמצום חלקיקים לתוך האווירה.

אחד האירועים הדרמטיים ביותר התרחש במרץ 1991, כאשר הלם סולארי חזק דחוס את מגנטיות כדור הארץ והזריק חגורת אלקטרון חדשה לאזור החריץ, יצירת שכבת קרינה שלישית מתמשכת שנמשכה שנים רבות.מודלים מודרניים משלבים כעת תכונות טרנספורמטיות כאלה לשיפור הערכות הסיכונים.ה-FLT:0Spaceחיזוי מזג האוויר במרכז LT:1 (SWPC) משתמש בנתונים בזמן אמתי מסוכנויות חלל כמו לוויינים.

מחקר מודרני: The Van Allen Probes Era

בין 2012 ל-2019, נאס"א:0;Van Allen ProbesFLT:1 (במקור קרינת Belt Storm Probes) סיפק את המדידות המפורטות ביותר של החגורות שהושגו אי פעם.החלל התאום טס דרך שתי חגורות, איסוף חלקיקים, שדה מגנטי ונתוני גל עם החלטה חסרת תקדים כוללים:

  • (FLT:0 מנגנוני הפחתת משקל:1: שילוב של דיפוזיה פנימית ואינטראקציות חלקיקים-חלקיקי גל מקומיים (באמצעות גלי מקהלה של מצב שיפוך) יכול לזרז אלקטרונים למהירויות יחסיות.המחקרים הראו כי שני התהליכים תורמים, בהתאם לטווח האנרגיה והמיקום.
  • (הפסקה:0) תהליכי לווסראטים (FLT:1): חלקיקים אבודים על ידי הדבקה לתוך האווירה או להיות מוזרק לתוך מגנטיק.המאזן בין האצה וההפסד קובע את עוצמת החגורה.ההבדיקות גילו כי אובדן יכול להיות מהיר מאוד - עם דקות - עם סערות גיאומגנטיות.
  • (FLT:0)iscovery of the חגורת ה-IIFIRLT:1: בשנת 2013, התחקירים צפו טבעת צרה של אלקטרונים אולטרה-relativistic שנמשכו במשך יותר מארבעה שבועות, מאתגרים מודלים קיימים שחזה רק שני אזורים יציבים.
  • (FLT:0) רובה של ULF ותדירות נמוכה מאוד (VLF) גלים 1: גלי אלקטרומגנטי בתדרים אלה להאיץ ולהפיץ חלקיקים, מניע את הדינמיקה של שתי חגורות.החוקרים מדדו ספקטרום גל בפירוט, המאפשר למדענים לבחון ולחדד תיאוריות של אינטראקציות חלקיקים.

נתונים מה-Ven Allen Probes שימשו כדי לאמת ולחדד מודלים המבוססים על פיזיקה מועסקים כיום על ידי מרכז החיזוי מזג האוויר של החלל.המשימה הסתיימה בשנת 2019 כאשר החללית נכנסה מחדש לאטמוספירה של כדור הארץ, אך המורשת שלהם ממשיכה באמצעות שפע של נתונים פתוחים ויותר מאלף מאמרים מדעיים.

מיילדות עתידיות ועתידיות

[ה] [13] ⁇ [ה] [ה]] [ה[[המאה ה-20]]]], [[ה[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[[[1924]], [[1924]], [[1966]]]]]]]], [[1966]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1966]]]] [[[[1966]]]]]]]]]] [[[[1966]]]]]]

אתגרים לעתיד

למרות שישה עשורים של מחקר, מסתורין רבים נשארים.המנגנונים המדויקים המזרזים את האלקטרונים לאנרגיות אולטרה-גלקטיות בתוך דקות אינם מוגדרים לחלוטין, הדינמיקה של אוכלוסיית הפרוטון הפנימית – במיוחד בזמן סערות חלל חמורות – הם מבינים היטב במידה רבה את התנהגותם של חגורות מזג אוויר מבצעי, אך לא דורש נתונים בזמן אמת מפלטפורמות מרובות וטכניקות הטמעה מתקדמות.

חגורות מציעות גם מעבדה טבעית לפיזיקה פלזמה בסיסית, כולל חיבורים מגנטיים, אינטראקציות חלקיקים גלים, וזעזועים ללא התנגשות.הבנת תהליכים אלה יכול להועיל למחקר היתוך ואסטרולוגים. לדוגמה, הפיזיקה של האצה אלקטרונית בחגורתות דומה לזה שמתרחשת התפרצויות שמש ושרידים סופרנובה.

מורשת של גילוי

התגלית של ג'יימס ואן אלן השיקה תחום חדש של מדע – הפיזיקה המפוארת – ושינה לנצח את האופן שבו אנו רואים את מקומה של כדור הארץ בהשפעת השמש.החגורה אינה רק מכשולים לחלליות; הן דינמיות, מורכבות, עשירות מדעית.הם מזכירים לנו שכוכב הלכת שלנו מוטבע במערכת גדולה יותר שבה האנרגיה של השמש אינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ בדרכים שאנחנו עדיין מבינים את החלל העמוק והידע שלנו, נמשיך לקדם את היקום.

הסיפור על חגורה ואן אלן הוא אחד הסקרנות האנושית, חוסר המיומנות הטכנית, והמרדף הבלתי פוסק של ידע – סיפור שממשיך להתפתח עם כל לוויין חדש שהושק לתוך סביבת הקרינה שאנו מכירים כל כך טוב.

  • [ה]המאה ה-1] ,[עריכת קוד מקור | עריכה]
  • [01:0] , ‭ ‬ההיסטוריה של החוקר‭ ‬1‭ ‬1‭ ‬1‭ ‬1‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬
  • (ב) ◄ מרכז החיזוי מזג האוויר (PLT)
  • (ב) ב[[1924]]]] [[1924]]]]]]