Δευτέρα, 11 Μαρτίου 2013

Και τρίτη ζώνη ακτινοβολίας Βαν Αλεν!

                   Ανακαλύφθηκε μισό αιώνα μετά

Με πορτοκαλί απεικονίζονται οι τρεις ζώνες Βαν Αλεν (η πρώτη πολύ κοντά στη Γη) και με πράσινο και γαλάζιο οι περιοχές ανάμεσά τους που είναι σχετικά κενές σωματιδίων 

        
              

Οι ζώνες ακτινοβολίας γύρω από τη Γη ήταν από τις πρώτες ανακαλύψεις της Διαστημικής Εποχής. Τις εντόπισε ο Τζέιμς Βαν Αλεν το 1958, με τις πρώτες εκτοξεύσεις αμερικανικών δορυφόρων, μετά τους σοβιετικούς Σπούτνικ. Οι παρατηρήσεις που έγιναν τότε απέδειξαν ότι η Γη περιβάλλεται από δύο ξεχωριστές ζώνες σωματιδίων εγκλωβισμένων από το γεωμαγνητικό πεδίο, που ονομάστηκαν εσωτερική και εξωτερική ζώνη ακτινοβολίας Βαν Αλεν.Οταν ανακαλύφθηκαν οι ζώνες ακτινοβολίας, η επίδρασή τους στη ζωή των ανθρώπων ήταν ελάχιστη. Σήμερα, που εκατοντάδες δορυφόροι χρησιμοποιούνται για οτιδήποτε, από την πρόγνωση του καιρού, το σύστημα GPS, τις τηλεπικοινωνίες ως τη μετάδοση τηλεοπτικών προγραμμάτων, οι επιπτώσεις κάποιας βλάβης σε τροχιά συχνά γίνονται αντιληπτές από εκατομμύρια. Καθώς αρκετοί δορυφόροι διατρέχουν τις ζώνες Βαν Αλεν, τα υψηλής ενέργειας σωματίδια, με τα οποία συγκρούονται, μπορούν να κάνουν ζημιά στα φωτοβολταϊκά τους συστήματα και να βραχυκυκλώσουν ευαίσθητα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Κατά τη διάρκεια γεωμαγνητικών καταιγίδων, όταν οι ζώνες «φουσκώνουν», ολόκληροι στόλοι δορυφόρων εγκλωβίζονται σε αυτές.

Τυχερή απόφαση

Καθεμιά από τις δίδυμες διαστημοσυσκευές Βαν Αλεν, που εκτοξεύτηκαν από τη NASA τον περασμένο Αύγουστο μεταφέρει ένα πανομοιότυπο σύνολο πέντε ομάδων οργάνων, που επιτρέπουν στους επιστήμονες να συλλέξουν δεδομένα για τις ζώνες ακτινοβολίας με λεπτομέρεια μεγαλύτερη από ποτέ. Σημαντικά δεδομένα για την ανακάλυψη προήλθαν από το Σχετικιστικό Τηλεσκόπιο Ηλεκτρονίων και Πρωτονίων (REPT). Τα δεδομένα έδωσαν για πρώτη φορά απεικόνιση της ενέργειας σε κάθε επιμέρους περιοχή της εξωτερικής ζώνης Βαν Αλεν, εκεί που προηγούμενες μετρήσεις έδιναν μια «θολή» εικόνα.




Μεγάλη Εκτόξευση Στεμματικού Υλικού, που συνέβη στις 31 Αυγούστου 2012 και θεωρείται ότι σχετίζεται με την εμφάνιση λίγες μέρες μετά της τρίτης ζώνης Βαν Αλεν, που παρέμεινε ανιχνεύσιμη επί σχεδόν ένα μήνα. (Μια εκτόξευση σαν αυτή - στην πορεία της οποίας αυτή τη φορά βρίσκεται ο πλανήτης Αρης - ανιχνεύτηκε και την περασμένη Τρίτη)

          

Μετά από τις περισσότερες εκτοξεύσεις διαστημοσυσκευών, οι επιστήμονες περιμένουν υπομονετικά - ορισμένες φορές επί μήνες - να τεθούν σε λειτουργία το ένα μετά το άλλο τα όργανα παρατήρησης και να ελεγχθεί η καλή τους λειτουργία, μέχρι να αρχίσει η ροή προς τη Γη των δεδομένων από τις παρατηρήσεις. Ενα τέτοιο σχέδιο είχε προγραμματιστεί και για το ζευγάρι Βαν Αλεν Α και Βαν Αλεν Β, αλλά οι ερευνητές υπεύθυνοι για το REPT σκέφτηκαν μια τροποποίηση. Πρότειναν να ενεργοποιηθεί το συγκεκριμένο όργανο μόλις τρεις μέρες μετά την εκτόξευση, ώστε τα στοιχεία που θα δώσει να συσχετιστούν με εκείνα που έδινε ακόμα τον περασμένο Αύγουστο η διαστημοσυσκευή της αποστολής SAMPEX (Εξερευνητής Ηλιακών, Ανώμαλων και Μαγνητοσφαιρικών Σωματιδίων). Το SAMPEX επρόκειτο να μπει σύντομα στην ατμόσφαιρα και να καταστραφεί καθώς βρισκόταν στο τελευταίο στάδιο της ζωής του και αν το REPT δεν ενεργοποιούνταν άμεσα, θα χανόταν η ευκαιρία της ταυτόχρονης ροής συγκρίσιμων δεδομένων.Ηταν πραγματικά τυχερή επιλογή. Λίγο μετά την ενεργοποίηση του REPT, μια Εκτόξευση Στεμματικού Υλικού από τον Ηλιο έστειλε μεγάλες ποσότητες σωματιδίων προς τη Γη, με αποτέλεσμα τη διόγκωση των ζωνών ακτινοβολίας. Το REPT κατέγραφε τα σωματίδια και τη θέση τους από την 1η Σεπτέμβρη του 2012. Λίγες μέρες μετά, τα σωματίδια άρχισαν να διαμορφώνουν ένα νέο σχηματισμό, σχηματίζοντας μια τρίτη διακριτή ζώνη, που εκτεινόταν στο Διάστημα. Σ' αυτές τις λίγες μέρες ήρθε νέα γνώση που απαιτεί να ξαναγραφτούν μερικές από τις σελίδες των εγχειριδίων της αστροναυτικής, που παρέμεναν αναλλοίωτες επί μισό αιώνα: Οι ζώνες Βαν Αλεν δεν είναι πάντα δύο. Μπορεί να είναι και τρεις και να εκτείνονται ακόμα πιο μακριά στο Διάστημα, με ό,τι αυτό σημαίνει τόσο για τις επανδρωμένες αποστολές, όσο και για τους δορυφόρους σε τροχιά.

Ο ρόλος του Ηλιου

Αποτύπωση της γνώσης που είχε αποκτηθεί εδώ και 55 χρόνια για τις ζώνες Βαν Αλεν και διευρύνθηκε με τις παρατηρήσεις για ύπαρξη τρίτης ζώνης (δεν απεικονίζεται) που έκαναν οι δίδυμες ομώνυμες διαστημοσυσκευές της NASA πριν από μερικούς μήνες   

          

Η τρίτη μη σταθερή ζώνη ακτινοβολίας, με μεταβολές στο μέγεθος και την ποσότητα των σωματιδίων διατηρήθηκε επί περίπου ένα μήνα, μέχρι που ένα νέο ισχυρό διαπλανητικό ωστικό κύμα από τον Ηλιο την εξαφάνισε. Η αποστολή SAMPEX είχε παρατηρήσει τις ζώνες από κάτω (από θέση χαμηλής τροχιάς), αλλά δεν είχε καταφέρει να λύσει το μυστήριο τι είναι εκείνο που προκαλεί τη δυναμική τους συμπεριφορά. Οι ηλιακές καταιγίδες, ακόμα κι όταν έχουν περίπου τα ίδια χαρακτηριστικά, προκαλούν διαφορετικό αποτέλεσμα στις ζώνες ακτινοβολίας, ενώ άλλοτε δεν έχουν καμία επίδραση. Οι δίδυμες διαστημοσυσκευές Βαν Αλεν διατρέχουν τις ζώνες και καταγράφουν τα είδη των σωματιδίων, την ενέργεια που αυτά έχουν, αλλά και τα μαγνητικά κύματα που διαδίδονται στις ζώνες και ορισμένες φορές δίνουν τέτοια ταχύτητα στα σωματίδια, που αυτά δραπετεύουν απ' τις ζώνες.Οι ζώνες ακτινοβολίας μοιάζουν με τους δακτύλιους αποθήκευσης σωματιδίων στους επιταχυντές που χρησιμοποιούν οι φυσικοί. Οι δακτύλιοι αυτοί σχηματίζονται υπό την επίδραση κατάλληλων μαγνητικών πεδίων, ενώ άλλα μαγνητικά πεδία ωθούν και επιταχύνουν τα σωματίδια. Στους επιταχυντές, καθετί πρέπει να συντονιστεί προσεκτικά με το μέγεθος και το σχήμα αυτών των δαχτυλιδιών και τα χαρακτηριστικά των σωματιδίων που περιέχουν. Οι ζώνες Βαν Αλεν εξαρτώνται από μια ανάλογη λεπτή ρύθμιση. Γνωρίζοντας με λεπτομέρεια τη θέση των σωματιδίων σε κάθε χρονική στιγμή, οι ερευνητές μπορούν να επικεντρώσουν στο είδος σωματιδίων και μαγνητικών πεδίων που προκαλούν αυτή τη γεωμετρία. Κάθε νέα παρατήρηση επιτρέπει ακόμα καλύτερη στόχευση. Οι επιστήμονες είχαν ήδη θεωρίες που εξηγούν, γιατί οι δύο γνωστές από παλιά ζώνες Βαν Αλεν βρίσκονται εκεί που βρίσκονται και έχουν τη συγκεκριμένη μορφή. Τώρα πρέπει να κατασκευάσουν νέα θεωρητικά μοντέλα που να εξηγούν και την τρίτη ζώνη. Παραπέρα πρέπει να διερευνήσουν τη σχέση της ηλιακής δραστηριότητας και ιδιαίτερα των εκτοξεύσεων υλικού από το Στέμμα του Ηλιου, καθώς αυτές φαίνεται να επιδρούν τόσο στην εμφάνιση της τρίτης ζώνης, όσο και στην εξαφάνισή της.

Η φύση συνεχίζει να μας εκπλήσσει, ακόμα και στους τομείς που νομίζαμε ότι γνωρίζουμε καλά, συνεχίζει να προσφέρει κίνητρα για το βάθεμα και την επέκταση της γνώσης μας. Ο άνθρωπος αποδεδειγμένα μπορεί να γνωρίσει τους νόμους κίνησης της ύλης και - μαζί με τη γνώση των νόμων κίνησης της κοινωνίας - να τους χρησιμοποιήσει για να διαμορφώσει έναν κόσμο αντάξιο της ομορφιάς της φύσης.
                                 

                                 Επιμέλεια:
                      Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
                        Πηγή: www.nasa.gov 
          (αναδημοσίευση από το Ριζοσπάστη)

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου