دید کلی :
پس از کشف اشعه کیهانی (جریانات ذرهای ، وارد شده به میدان مغناطیسی زمین از فضا) ، پیشرفت در این شاخه بینهایت مهم و جدید فیزیک تقریبا بطور کامل به ارتفاعی بستگی داشت که دانشمندان دستگاههای پیچیده و شمارندههای خود را در سال به نمایش میگذاشتند. در این حال از رصدخانههای کوهستانهای بلند ، آزمایشگاهها ، بالون ، آزمایشات و غیره استفاده میشده است. بنابرین حتی بالاترین ارتفاع حاصل (۲۰ تا ۸۰ کیلومتر) برای حمل دستگاههاذرهای ثبت شده ، مشکل میساخت.
طبیعی است که قسمت حساس موشکهایی که ابتدا وارد فضای خارجیتر میشوند بطور اساسی شامل وسایل مختلفی جهت مطالعه ذرات باردار باشد. علائمی که از دستگاههای ارسالی ، بطور اتوماتیک و بسیار ابتدایی به زمین میرسید بسیار باعث تعجب دانشمندان گردید. در ارتفاعات معینی ، آزمایشگاههای فضایی خود را در لایههایی یافتند که به شدت از ذرات باردار پر انرژی اشباع شده بود. این ذرات باردار بطور وسیعی با اشعه کیهانی اولیه و ثانویه تفاوت دارند.
تاریخچه پیدایش :
این پدیده در حین پرواز اقمار مصنوعی روسی و آمریکایی آشکار شد و برای مدتها دانشمندان از اختلاف شدید در اطلاعات حاصله متعجب و حیران بودند. بنابرین ، بزودی این معما تفسیر گردید. یک دانشمند روسی ، ورنوف (vernov) و تقریبا بطور هم زمان فیزیکدان آمریکایی وان آلن (van Allen) ثابت کردند که سطح زمین در سطح استوا بوسیله دو کمربند (مطابق با اطلاعات جدیدتر حتی سه کمربند) نسبتا مجزا مگنتوسفرها احاطه شده است.
نحوه پی بردن بوجود کمربند تشعشعی زمین :
این کمربندها بطور غلیظی بوسیله ذرات باردار با بارها ، انرژیها و جرمهای مختلف اشغال شدهاند. غلظت ذرات در هر یک از این کمربندها از مرزی به مرز دیگر تفاوت دارد و فضای اطراف قطبها عملا عاری از ذرات باردار میباشد.
پس از اولین پرتاب موشک و پرواز اقمار مصنو عی ، به کمک اطلاعات حاصله ، معلوم شد که ذرات باردار بوسیله میدانهای مغناطیسی زمین جذب شدهاند.
هر ذره بارداری که یک مرتبه وارد میدان مغناطیسی زمین شود، شروع به پیچ خوردن حول خطوط نیرو کرده و بطور مداوم در طول آنها حرکت میکند.
میزان پیچش مارپیچهای اولیه بستگی به سرعت اولیه جرم و بار الکتریکی آنها دارد. علاوه بر آن به شدت میدان مغناطیسی زمین در ناحیهای از دایره فضایی که ذرات وارد آن شده و تغییر جهت دادهاند، نیز بستگی دارد. زیرا میدان مغناطیسی زمین در نواحی مختلف آن یکسان نمیباشد. نزدیک قطب متراکمتر (غلیظتر) میگردد.
ذره بارداری که در طول خط مغناطیسی به صورت مارپیچ حرکت میکند، از ناحیه نزدیک به استوا حرکت نموده و چون به یکی از قطبین میرسد، با مقاومت در حال افزایشی مواجه شده و متوقف میشود. سپس به طرف استوا برگشته و بیشتر به طرف قطب مخالف ، یعنی در جهت عکس شروع به حرکت میکند. بدین ترتیب ذره در چیزی به نام تله بزرگ مغناطیسی سرگردان میشود.
موقعیت فضایی کمربندهای تشعشعی زمین :
اولین کمربند از ارتفاعی قریب ۵۰۰ کیلومتر بالای نیمکره غربی و ۱۵۰۰ بالای نیمکره شرقی زمین شروع میشود. بالاترین غلظت ذرات در این کمربند (هستهاش) در ارتفاع ۲ تا ۳ هزار کیلومتری زمین قرار دارد. مرز فوقانی این کمربند به ارتفاع ۳ تا ۴ هزار کیلومتری سطح زمین میرسد.
دومین کمربند از ۱۱ – ۱۰ هزار کیلومتری زمین شروع شده و تا ارتفاع ۶۰ – ۴۰ هزار کیلومتری ادامه دارد و در ارتفاع ۲۰ هزار کیلومتری دارای بیشترین غلظت است.
کمربند خارجیتر (سومین کمربند) از ارتفاع ۷۵ – ۶۰ هزار کیلومتری شروع میشود.
مرز کمربندهای مذکور تا کنون فقط بطور تقریبی تعیین شدهاند و در محدوده معینی بطور تناوبی تغییر میکنند. دانشمندان درباره نظم و ترتیب این تغییرات در حال تحقیق هستند.
ساختار کمربندهای تشعشعی زمین :
با روانه ساختن سیستماتیک اقماری که وسایلی جهت کشف ذرات پر انرژی در ارتفاعات معین با خود حمل میکنند، کمربندهای مذکور در حال مطالعه و بررسی میباشند. ماهیت هر یک از این کمر بندها نسبت به دیگری متفاوت است.
اولین آن یعنی نزدیکترین کمربند به زمین ، محتوی پروتونهای مثبت حامل انرژی بسیار زیاد است (بالغ برMev ۱۰۰) فقط متراکمترین قسمت میدان مغناطیسی زمین آنها را جذب کرده و نگاه میدارد.
دومین کمر بند اساسا محتوی الکترونهای با انرژی ۱۰۰-۳۰ کیلو الکترون ولت (Kev) میباشد.
کمربند سوم که میدان مغناطیسی زمین در آن ضعیفتر است، محتوی ذراتی با انرژی ev ۲۰۰ یا بیشتر است.
با توجه به اینکه اشعه معمولی که در صنعت دارو سازی بکار میرود محتوی انرژی ۳۰ تا ۴۰ کیلو الکترون ولت بوده یا هنگامی که دستگاههای قوی برای تابش به قطعات بزرگ و تودههای فلزی ، ذرات اتمی را از Mev ۲۰۰ تا Mev ۲ سرعت میدهند.
خطر بزرگ این کمربندها (مخصوصا اول و دوم) برای انسان و جانوران و مسافرانی که در آینده به دیگر سیارات مسافرت میکنند، به سهولت حس میشود. به همین دلیل دانشمندان با کوشش و زحمت هر چه تمامتر ، سعی در تعیین تمر کز دقیق و شکل این کمربندها و کیفیت پخش ذرات آن دارند. تا کنون فقط یک چیز معلوم شده است.
نواحی نزدیک به قطبهای مغناطیسی زمین از ذرات پر انرژی آزاد بوده و میتوان از آنها به عنوان دالانهای هدایت کننده کشتیهای فضایی حامل سرنشین بسوی دنیاهای دیگر استفاده نمود.
منشأ پیدایش کمربندهای تشعشعی زمین :
طبیعی است که این سوال مطرح شود، این ذرات تشکیل دهنده کمربندهای تشعشعی از کجا آمدهاند؟ آنها اساسا از اعماق خورشید پرت شدهاند. زمین علیرغم فاصلهاش با خورشید ، دقیقا در خارجی ترین منطقه اتمسفر آن قرار دارد. زیرا هر زمان که فعالیت خورشیدی زیاد می شود و به تعداد ذرات منتشر شده از خورشید و نیز انرژی آنها افزوده میگردد. تعداد الکترونها در کمربند تشعشعی دوم نیز افزایش یافته و کمربند به طرف زمین فشردهتر میشود و مثل این است که تحت فشار این ذرات ، کمربند پیچ خورده است.
دلیل دیگر آن که ذرات در تله مغناطیسی زمین گیر کرده ، آن دسته از ذراتی هستند که انرژی آنها برای گذشتن از کمربند غیر کافی بوده است. ذراتی که در اثر برخورد اشعه کیهانی اولیه پر انرژی با اتمهای بیرونیترین و بینهایت رقیق شده لایههای جو ، بوجود میآیند و در این تله بزرگ قرار میگیرند.
کمربندهای تشعشعی در نقش حفاظهای الکترومغناطیسی زمین :
(گرفته شده از سایت : رشد .)
0 نظر:
ارسال یک نظر