Van Allen Belts berdenyut dari zarah suria. Kredit gambar: NASA / Tom Bridgman. Klik untuk membesarkan
"Zon selamat" di tali pinggang radiasi di sekitar Bumi bergerak lebih tinggi di ketinggian dan garis lintang semasa puncak dalam aktiviti solar, menurut penyelidikan baru oleh pasukan yang dipimpin NASA. Zon selamat menawarkan intensiti radiasi yang berkurang kepada kapal angkasa berpotensi yang mesti terbang di kawasan tali pinggang radiasi.
"Penyelidikan baru ini membawa kita lebih dekat untuk memahami bagaimana bahagian tali pinggang radiasi hilang," kata Dr. Shing Fung dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA, Greenbelt, Md. Fung adalah pengarang utama makalah mengenai penyelidikan ini yang muncul di- versi baris Surat Penyelidikan Geofizik 22 Februari.
Pasukan ini mendasarkan hasilnya pada pengukuran zarah berkelajuan tinggi (elektron), yang terdiri daripada "tali pinggang radiasi Van Allen", dari siri kapal angkasa meteorologi polar-orbit Orbit Nasional pada tahun 1978 hingga 1999. Semasa kapal angkasa terbang di orbit kutub mereka, mereka mengesan lebih sedikit zarah tali pinggang radiasi pada julat lintang tertentu, yang menunjukkan laluan zon selamat oleh kapal angkasa. Para penyelidik membandingkan data yang diambil selama periode aktivitas suria yang relatif rendah, disebut minimum suria, dengan data dari periode aktivitas matahari puncak, yang disebut maksimum matahari. Mereka melihat pergeseran di lokasi zon selamat menuju garis lintang yang lebih tinggi, dan oleh itu ketinggian, semasa maksimum solar.
Sekiranya tali pinggang radiasi dapat dilihat, mereka akan menyerupai sepasang donat di sekitar Bumi, satu di antara yang lain dengan Bumi di "lubang" donat paling dalam. Zon aman, yang disebut "wilayah slot", akan muncul sebagai jurang antara donat dalam dan luar. Tali pinggang sebenarnya terdiri daripada zarah bermuatan elektrik berkelajuan tinggi (elektron dan inti atom) yang terperangkap di medan magnet Bumi.
Medan magnet Bumi dapat diwakili oleh garis kekuatan magnet yang muncul dari wilayah Kutub Selatan, keluar ke angkasa dan kembali ke wilayah Kutub Utara. Oleh kerana zarah-zarah sabuk radiasi dikenakan, gerakannya dipandu oleh garis daya magnet. Zarah-zarah yang terperangkap akan melambung di antara kutub sambil berpusing di sekitar garis medan.
Gelombang radio Frekuensi Sangat Rendah (VLF) dan gas latar belakang (plasma) juga terperangkap di rantau ini. Sama seperti prisma yang dapat membengkokkan sinar, plasma dapat membengkokkan jalur penyebaran gelombang VLF, menyebabkan gelombang mengalir di sepanjang medan magnet Bumi. Gelombang VLF membersihkan zon selamat dengan berinteraksi dengan zarah tali pinggang radiasi, mengeluarkan sedikit tenaga mereka dan mengubah arahnya. Ini menurunkan tempat di atas kawasan kutub di mana zarah-zarah melambung (disebut titik cermin). Akhirnya, titik cermin menjadi sangat rendah sehingga berada di atmosfera Bumi. Apabila ini berlaku, zarah-zarah yang terperangkap bertembung dengan zarah atmosfera dan hilang.
Menurut pasukan, zon selamat diciptakan di wilayah di mana keadaan menguntungkan bagi gelombang VLF untuk menendang zarah. Penyelidikan mereka adalah petunjuk pertama bahawa lokasi wilayah ini dapat berubah dengan kitaran aktiviti solar. Matahari melalui kitaran aktiviti 11 tahun, dari maksimum hingga minimum, dan kembali lagi. Semasa sinaran maksimum, sinaran ultraviolet suria (UV) meningkat memanaskan atmosfera atas bumi, ionosfera, menyebabkannya mengembang. Ini meningkatkan ketumpatan plasma yang terperangkap di medan magnet Bumi.
Keadaan yang baik untuk interaksi gelombang-partikel gelombang VLF bergantung pada kombinasi khusus ketumpatan plasma dan kekuatan medan magnet. Walaupun ketumpatan plasma secara amnya menurun dengan ketinggian, pengembangan ionosfera semasa maksimum solar menjadikan plasma lebih padat pada ketinggian minimum-zon selamat zon selamat, dan memaksa kepadatan plasma yang baik untuk zon selamat untuk berpindah ke ketinggian yang lebih tinggi. Selain itu, kekuatan medan magnet juga berkurang dengan ketinggian. Untuk mendapatkan kekuatan medan magnet yang baik untuk zon selamat pada ketinggian yang lebih tinggi, seseorang harus berpindah ke arah kutub (garis lintang yang lebih tinggi), di mana garis medan magnet lebih pekat dan dengan itu lebih kuat.
"Penemuan ini membantu mempersempit pencarian wilayah interaksi gelombang-partikel utama yang mewujudkan zon selamat," kata Fung. "Walaupun sekarang tidak ada kapal angkasa yang diketahui menggunakan zon aman, pengetahuan kami dapat membantu merancang dan mengendalikan misi masa depan yang ingin memanfaatkan zon tersebut."
Menurut para penyelidik, penemuan mereka diaktifkan oleh alat pemilihan dan pengambilan data baru yang dikembangkan oleh pasukan, yang disebut Magnetospheric State Query System. Penyelidikan ini dibiayai oleh NASA dan Majlis Penyelidikan Nasional. Pasukan ini merangkumi Fung, Dr. Xi Shao (National Research Council, Washington), dan Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Sumber Asal: Siaran Berita NASA
