Радіаційні пояси Ван Аллена — це дві зони у формі торів (пончиків), наповнені високоенергетичними зарядженими частинками, які захоплюються магнітним полем Землі на значній висоті. Ці зони відіграють критичну роль у захисті нашої планети від космічного випромінювання. Вони були відкриті у 1958 році американським фізиком Джеймсом А. Ван Алленом на основі даних, отриманих з першого американського супутника Explorer 1, що зробило відкриття однією з перших важливих перемог космічної науки США в епоху космічної гонки.
Структура поясів
Радіаційні пояси найінтенсивніші над екватором і практично зникають над полюсами, що пояснюється формою і напрямком магнітного поля Землі. Хоча традиційно говорять про два пояси — внутрішній і зовнішній, насправді вони поступово зливаються, утворюючи континуум енергетичних зон.
Внутрішній пояс знаходиться приблизно на висоті 3000 км над поверхнею планети. Його основою є високоенергетичні протони, енергія яких може перевищувати 30 мільйонів електрон-вольт. Вважається, що ці протони виникають в результаті розпаду нейтронів, які утворюються, коли космічні промені взаємодіють з молекулами земної атмосфери. Рухаючись по спіралі вздовж ліній магнітного поля, ці частинки багаторазово відбиваються між полюсами, створюючи так званий ефект магнітного дзеркала, поки врешті-решт не втрачаються, взаємодіючи з молекулами у верхніх шарах атмосфери.
Зовнішній пояс простягається на висотах від 15 000 до 20 000 км, хоча деякі оцінки вказують навіть до 38 000 км. Цей пояс містить заряджені частинки сонячного і атмосферного походження, зокрема іони гелію з сонячного вітру. У ньому також присутні електрони з енергією до сотень мільйонів електрон-вольт. Попри меншу енергію протонів, ніж у внутрішньому поясі, потік частинок у зовнішньому поясі значно вищий.
Вплив Сонця та динамічність поясів
Сонячна активність — зокрема викиди корональної маси — може істотно змінювати структуру радіаційних поясів. Такі події можуть тимчасово зменшити або «вимити» зовнішній пояс, а також призвести до утворення третього, тимчасового радіаційного поясу, який зникає протягом днів або тижнів. Ці зміни відіграють ключову роль у формуванні полярних сяйв, магнітних бур та інших геофізичних явищ.
Наукове і практичне значення
Радіаційні пояси Ван Аллена мають надзвичайне значення для планетарної безпеки та космічних досліджень. Вони виступають природним щитом, що затримує небезпечне випромінювання, яке могло б зруйнувати електроніку супутників або створити небезпеку для астронавтів. У той же час, саме ці пояси є зоною підвищеного ризику для космічних апаратів, які пролітають через них, тому їхній детальний моніторинг і вивчення є критично важливим.
Данило Ігнатенко
