Van Allenovy pásy jsou dynamický svět

Jedna z družic Van Allen Probe

Pásy nabitých částic kolem Země známe již od padesátých let, kdy vědci začali tento zajímavý fenomén studovat. S prvními družicemi začaly vznikat modely těchto pásů. Ovšem jejich tvar zůstával dlouho nezměněn – nejblíže k Zemi malý vnitřní, stabilní pás, pak volný prostor a nejdále pak rozlehlý a proměnlivý vnější pás, kde dominují elektrony. Ovšem nová data z amerických družic Van Allen Probes (dříve RBSP), ovšem ukazují, že skutečnost není tak jednoduchá, jak si ji vědci dlouho malovali.

Přesné pochopení toho, jak se mění tvar a velikost pásů vlivem záření od Slunce je klíčové pro lepší ochranu našich technologií, které vysíláme do vesmíru. Satelity na naší oběžné dráze mohou být poškozeny výronem nabitých částic ze Slunce – právě před tím je chrání van Allenovy pásy. Je proto jasné, že je potřeba důkladně pochopit všechny mechanismy, které ovlivňují jejich tvar a velikost.

Tradiční model van Allenových pásů - malý vnitřní pás - volný prostor - velký vnější pás

Tradiční model van Allenových pásů – malý vnitřní pás – volný prostor – velký vnější pás
Zdroj: http://www.nasa.gov/

„Ukazuje se, že tvar pásů je trochu jiný a závisí na tom, jaký typ elektronů zkoumáme,“ vysvětlil Geoff Reeves z Národní laboratoře v Los Alamos a dodává: „Elektrony s různými energetickými hladinami jsou v prostoru rozloženy odlišně.“

Od klasického, statického modelu (malý vnitřní pás – volný prostor – velký vnější pás) bychom ve světle nových informací měli přejít k modelu, který je dynamický a kde se tvar pásů mění. V některých fázích dokonce vzniká jeden kontinuální pás bez volného prostoru uprostřed, jindy je zase vnitřní pás větší, než ten vnější a v některých případech vnitřní pás téměř zaniká. Většina těchto změn má svůj původ v odlišné energii elektronů, které v pásech obíhají.

„Je to jako když posloucháte různé části stejné písničky,“ říká s trochou nadsázky Reeves a svou myšlenku dále rozvádí: „Basová linka se liší od vokálů, zpěv je jiný než bubny a podobně.“ Ukázalo se, že vnitřní pás (který bývá v tradičním modelu znázorňován jako menší) může svou velikostí překonat vnější pás tehdy, když jsou pozorovány elektrony s nižší energií. Naopak vnější pás je větší v době, když  měříme elektrony s energií vyšší.

Při pozorování vyšších energií (nad 1 MeV) vnitřní pás prakticky zmizí

Při pozorování vyšších energií (nad 1 MeV) vnitřní pás prakticky zmizí
Zdroj: http://www.nasa.gov/

U nejvyšších energií pak vnitřní pás prakticky úplně mizí. A tady se dostáváme k onomu přirovnání k písničce – všechny tyto jevy se odehrávají souběžně – množství a poměr jednotlivých skupin nabitých elektronů se mění a podle toho se mění i tvar pásů. by to nebylo tak jednoduché, tak tento dynamický systém nadále ovlivňují geomagnetické bouře. Když materiál vyvržený Sluncem (ať už jde o klasický Sluneční vítr, nebo o výron koronární hmoty), dosáhne zemského magnetického pole, vznikne geomagnetická bouře.

Během tohoto jevu dochází k výrazným, ale dočasným změnám v poměru různě nabitých elektronů. Ukázalo se, že odchylky způsobené těmito bouřemi se nedají dopředu odhadnout. Není možné odhadnout, jaký vliv na van Allenovy pásy bude mít daná událost. Kdo čekal, že vznikne nějaká stupnice, nebo forma, podle které bude možné předvídat následky, je možná zklamaný. Nicméně se opět ukázalo, že skutečnost je někdy mnohem složitější, než se může na první pohled zdát.

Při měření nízkých energií (okolo 0,1 MeV) vypadají van Allenovy pásy jinak, než obvykle - vnitnří pás zasahuje do míst, kde jsme dlouho předpokládali pouze volný prostor

Při měření nízkých energií (okolo 0,1 MeV) vypadají van Allenovy pásy jinak, než obvykle – vnitnří pás zasahuje do míst, kde jsme dlouho předpokládali pouze volný prostor
Zdroj: http://www.nasa.gov/

„Když se rozhlédneme po širokém spektru energií, začínáme spatřovat jisté konzistence v dynamice dané bouře. Elektrony reagují na různé energetické úrovně s drobnými odchylkami, nicméně je tu něco, co bychom mohli nazvat „běžným chováním“. Zjistili jsme například, že po geomagnetické bouři ztrácí energii elektrony z oblasti prázdného prostoru rychleji. Ale umístění tohoto prázdného prostoru závisí na energii těchto elektronů.

Často se během bouří vnější pás rozšiřuje dovnitř směrem k pásu vnitřnímu, takže kompletně vyplní celý „volný prostor“ a vytvoří tak jeden gigantický pás. Při nižších energiích se volný prostor vytvoří dále od Země, takže vnitřní pás je mnohem větší, než pás vnější. U vysokých energií to platí obráceně. Družice Van Allen Probes dokáží měřit jak elektrony s vysokou energií (v řádu milionů elektronvoltů), tak i nízkoenergetické elektrony, které mají třeba jen pár tisíc elektronvoltů. zatímco silně nabité částice jsme zkoumali již dříve, díky těmto satelitům můžeme detailněji prozkoumat i elektrony s nízkou energií.

Při geomagnetické bouři vzniká jeden velký pás. Data ze sondy navíc ukázala, že k podobnému jevu stačí elektrony s 0,8 MeV. Dříve se očekávalo, že k podobným událostem může dojít jen při mimořádných bouřích, které přichází jednou za deset let.

Při geomagnetické bouři vzniká jeden velký pás. Data ze sondy navíc ukázala, že k podobnému jevu stačí elektrony s 0,8 MeV. Dříve se očekávalo, že k podobným událostem může dojít jen při mimořádných bouřích, které přichází jednou za deset let.
Zdroj: http://www.nasa.gov/

Družice Van Allen Probes navíc měří i mnohem více energetických úrovní – zatímco dřívější satelity zvládaly souběžně měřit pět, nebo deset energetických úrovní, u Van Allen Probes jsou to stovky. V dřívější době se nízkoenergetické elektrony neměřily, protože jejich stopy zanikaly v šumu, který způsobovala interakce detektorů s protony. Tyto nové satelity ale mají vyšší citlivost a mohou proto zachytit elektrony s nižší energií. Ukázalo se tak, že tyto elektrony obíhají mnohem blíže Zemi, než se původně čekalo.

Jelikož družice Van Allen Probes zkoumají radiační pásy ve stovkách energetických úrovní umožní vědcům vytvořit mnohem preciznější a pečlivější model tohoto prostředí jak v době geomagnetických bouří, tak i v době klidu. Už nyní se ale ukázalo, že van Allenovy pásy jsou mnohem dynamičtější, než se původně mohlo zdát.

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://cdn.ientry.com/sites/webpronews/pictures/vanallenprobes1_616.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/normal.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/noinner.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/biginner-smallouter.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/onebelt.png

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


5 komentářů ke článku “Van Allenovy pásy jsou dynamický svět”

  1. Honza napsal:

    „Elektrony se slabším nábojem“ je špatný překlad. V originálním článku se mnluví o nízkoenergetických elektronech. Záměna náboje za energii je v článku na víc místech.

  2. Spytihněv napsal:

    Pěkný článek. Více takových. Nedalo mi to a vyhledal jsem podle mě vtipnou záležitost ze Studené války:

    „Sovětský svaz kdysi obvinil USA, že vytvořily vnitřní pás radiace během jaderných pokusů v Nevadě. USA pro změnu obvinily Sovětský svaz, že během jaderných testů vytvořil vnější pás.“ 🙂

Zanechte komentář