İçeriğe atla

Van Allen kuşağı

Van Allen kuşağındaki değişiklerin kesitini gösteren video
Van Allen radyasyon kuşağı (kesit)

Van Allen Kuşakları, Güneş'ten ve diğer yıldızlardan yayılan zararlı ışınlara karşı kalkan işlevi gören tabakadır. Bu tabaka manyetizma sonucunda ortaya çıkmakta, Dünya'nın manyetik alanından kaynaklanmaktadır.

Van Allen radyasyon kuşağı, enerji yüklü parçacıkların bir bölgesi olup, bunların çoğunluğu, gezegenin manyetik alanı tarafından bir gezegenin yakaladığı ve etrafında tuttuğu güneş rüzgarından kaynaklanmaktadır. Dünya'nın böyle iki bandı vardır ve bazen başkaları da geçici olarak oluşur.

Kuşakların keşfi James Van Allen'a atfedildi ve bunun sonucu olarak Dünya'nın kuşakları Van Allen kuşakları olarak biliniyor. Dünyanın iki ana kuşağı, bölge radyasyon düzeylerinin değiştiği yüzeyin yaklaşık 500 ila 58.000 kilometre yüksekliğinden [1] yukarı uzanır. Kuşakları oluşturan parçacıkların çoğunun güneş rüzgarından ve diğer parçacıkların ise kozmik ışınlardan geldiği düşünülmektedir. [2] Güneş rüzgarını yakalayarak, manyetik alan bu enerjik parçacıkları saptırır ve Dünya'nın atmosferini yıkımdan korur.

Bantlar Dünya'nın manyetosferinin iç bölgelerinde bulunur ve enerji yüklenmiş elektronları ve protonları yakalarlar. Alfa parçacıkları gibi diğer çekirdekler daha az yaygındır. Bu kuşaklar ayrıca, uydulara zarar verir ve bu bölgelerde önemli zaman harcıyorlarsa, hassas bileşenleri yeterli kalkanla korunmalıdır. 2013'te NASA, Van Allen Probları'nın, Güneş'ten gelen gezegenler arası şok dalgası tarafından yıkılıncaya dek dört hafta boyunca gözlemlenen geçici bir üçüncü radyasyon kuşağını keşfettiğini bildirdi. [3]

Keşif

Kristian Birkeland, Carl Størmer ve Nicholas Christofilos, Uzay Çağı öncesinde yüklü parçacıkların yakalanma ihtimalini araştırmışlardı. [4] Explorer 1 ve Explorer 3, Iowa Üniversitesi'ndeki James Van Allen başkanlığında kemerin varlığını 1958'in başlarında doğruladı. Sıkışan radyasyon önce Explorer 4, Pioneer 3 ve Luna 1 tarafından haritalandı.

Van Allen kuşakları terimi, özellikle Dünya'yı çevreleyen radyasyon kemerlerini ifade eder; Bununla birlikte, benzer gezegen kemerleri diğer gezegenler çevresinde keşfedilmiştir. Güneş, istikrarlı, global bir dipol (çiftkutup) alanına sahip olmadığı için uzun vadeli radyasyon kemerlerini desteklemez. Dünya atmosferi kuşakların parçacıklarını, 200-1.000 km'nin üzerindeki bölgelere, [5] (124-620 mil) sınırlarken, kuşaklar 8 Dünya yarıçapını geçmemiştir. [5] Kuşaklar, gök ekvatorunun her iki yanında yaklaşık 65 ° [5] uzanan bir hacimle sınırlandırılmıştır.

Araştırma

Jupiter'in değişken radyasyon kuşağı

NASA Van Allen Probları misyonu, uzayda gözlemsel elektronların ve iyonların populasyonlarının güneş etkinliği ve güneş rüzgarındaki değişimlere tepki olarak nasıl oluştuğunu veya bunu nasıl değişeceğini (öngörülebilir noktaya kadar) anlamayı amaçlamaktadır. NASA İşeri Conceptler Enstitüsü tarafından finanse edilen çalışmalar, Van Allen kemerleri içerisinde doğal olarak bulunan antimaddeyi toplamak için manyetik kürekler önermiş olsa da, tüm kemerde sadece yaklaşık 10 mikrogram anti-proton varolduğu tahmin edilmektedir. [6]

Van Allen Probes görevi 30 Ağustos 2012'de başarıyla başlatıldı. [7] Birincil görev iki yıla programlansa da 4 yıla kadar genişletilebilecek. NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi, Güneş Dinamikleri Gözlemevi (SDO) ile birlikte Van Allen Probları'nın bir projesi olan Living With a Star programını yönetmektedir. Uygulamalı Fizik Laboratuvarı, Van Allen Probları için uygulama ve aygıt yönetiminden sorumludur. [8]

Radyasyon kuşakları, onları sürdürecek kadar güçlü manyetik alanları olan güneş sistemindeki diğer gezegenler ve ayların çevresinde bulunur. Bugüne kadar, bu radyasyon kuşaklarının çoğu yetersiz olarak haritalandırılmıştır. Voyager Programı (yani Voyager 2) sadece ismen Uranüs ve Neptün civarında benzer kemerlerin varlığını onayladı.

İç kuşak

Dünyanın iki radyasyon kuşağının Kesit çizimi: iç kuşak (kırmızı) çoğunlukla protonlardan ve dış kuşak (mavi) çoğunlukla elektronlardan oluşur. çizim kredisi: NASA

İçteki Van Allen Kemeri, tipik olarak, Dünya üzerindeki 0.2 ila 2 Dünya yarıçapından (1 ila 3'lük L değerleri) veya 1,000 km'den (620 mi) 6,000 km'ye (3,700 mil) kadar uzanır. [2] [9] Güneş etkinliğinin daha güçlü olduğu durumlarda veya Güney Atlantik Anomalisi gibi coğrafi bölgelerde iç sınır, Dünya yüzeyinin yaklaşık 200 kilometresine kadar [10] aşağı düşebilir. İç kemer, yüzlerce keV aralığında yüksek elektron konsantrasyonları ve enerjileri 100 MeV'ı aşan enerji yüklü protonları içerir, bu parçacıklar bölgedeki güçlü (dış kemere göre) manyetik alanlar tarafından yakalanmıştır. [11]

Düşük irtifalarda alt kemerde 50 MeV'yi aşan proton enerjilerinin, üst atmosferdeki çekirdeklerle kozmik ışınların çarpışmalarıyla oluşturulan nötronların beta bozunumunun sonucu olduğuna inanılmaktadır. Daha düşük enerjili protonların kaynağının ise, jeomanyetik fırtınalar sırasında manyetik alan değişikliklerinden ötürü proton difüzyonu olduğu düşünülmektedir. [12]

Kemerlerin Dünya'nın geometrik merkezinden hafif kayması nedeniyle, iç Van Allen kemeri, Güney Atlantik Anomalisinde yüzeye en yakın yaklaşımı yapar. [13] [14]

Mart 2014'te, radyasyon kayışlarında Van Allen Probları Üzerinde Radyasyon Kemeri Fırtınası Probları İyon Kompozisyon Deneyi (RBSPICE) tarafından 'zebra çizgileri'ne benzeyen bir desen gözlemlendi. Bildirilen neden, Dünya'nın manyetik alan eksenindeki eğim nedeniyle gezegenin dönüşü, tüm iç radyasyon kuşağına nüfuz eden titreşen, zayıf bir elektrik alanı üretti. [15] Zebra şeritlerinin aslında radyasyon kayışlarındaki iyonosfer rüzgarlarının bir izi olduğu gösterildi. [16]

Dış Kuşak

Güneş rüzgarının Van Allen kuşağına etkisinin Laboratuvar simülasyonu; Bu kuzey ışıkları benzeri yapı laboratuvarda bilim insanı Kristian Birkeland tarafından oluşturulmuştur.

Dış kemer, esasen dünyanın manyetosferi tarafından sıkışmış yüksek enerjili (0.1-10 MeV) elektronlardan oluşur. Güneş aktivitesinden daha kolay etkilendiği için iç kemerden daha değişkentir. Üçlü bir irtifada başlayıp, Dünya yüzeyinin 13.000 ila 60.000 kilometre (8.100 ila 37.300 mil) yukarıdaki on Dünya Yarıçapına (RE) uzanan, neredeyse toroidal bir şekle sahiptir. En büyük yoğunluğu genellikle 4-5 RE arasındadır. Dış elektron radyasyon kuşağı çoğunlukla ısının whistler-mode plazma dalgalarından radyasyon bandı elektronlarına aktarımı nedeniyle içe radyal difüzyon [17] [18] ve lokal ivme [19] tarafından üretilir. Radyasyon bandı elektronları, Dünya atmosferi ile çarpışmalar, [19] manyetopozda kayıplar ve dışarıya doğru radyal difüzyonyondan dolayı sürekli olarak uzaklaşır. Enerjik protonların döngüsü, onları Dünya atmosferi ile temasa geçirecek kadar büyük olurdu. Bu bant içinde, elektronların yüksek akısı vardır ve jeomanyetik alan çizgilerinin jeomanyetik "kuyruk" a açıldığı dış kenarda (manyetopozun yakınında), enerjik elektronların akısı yaklaşık 100 km'lik seviyedeki düşük gezegenler arası seviyelere düşebilir (62 mil), yani 1.000 faktörlük bir azalma gösterir.

2014 yılında dış kemerin iç kenarının çok göreceli bir elektronun (> 5MeV) geçemeyeceği çok keskin bir geçiş ile nitelendirildiği keşfedildi. [20] Bu kalkan benzeri davranışın nedeni iyi anlaşılmamıştır.

Dış kemerde sıkışmış parçacık popülasyonu, elektronlar ve çeşitli iyonlardan dolayı çeşitlidir. İyonların çoğu enerji yüklü protonlar biçimindedir, ancak belli bir yüzde alfa parçacıkları ve O + oksijen iyonları bulunmaktadır. Bunlar iyonosferinkine benzer ancak çok daha enerjiktir. Bu iyon karışımı, halka akım parçacıklarının muhtemelen birden fazla kaynaktan geldiğini gösterir.

Dış kemer iç kemerden daha büyüktür ve parçacık popülasyonu büyük oranda dalgalanmaktadır. Enerjik (radyasyon) parçacık akıları, kendileri, Güneş tarafından üretilen manyetik alan ve plazma bozuklukları tarafından tetiklenen jeomanyetik fırtınalara tepki olarak dramatik bir şekilde artabilir veya azalabilir. Artışlar fırtınayla ilişkili enjeksiyonlardan ve manyetosfer kuyruğundaki parçacıkların hızlanmasından kaynaklanır.

28 Şubat 2013'te, yüksek enerjili ultra rölativisttik yüklü parçacıklardan oluşan üçüncü bir radyasyon kuşağının keşfedildiği bildirildi. NASA Van Allen Probe ekibinin düzenlediği basın toplantısında, bu üçüncü kemerin Güneş'ten gelen kütleli koronal çıkışın bir ürünü olduğu belirtildi. Dış Bandı bir bıçak gibi dış tarafından kesen bir oluşum olarak temsil edilmiştir ve Dış Kuşakla birleşmeden evvel bir ay kadar bir süreyle parçacıklara ev sahipliği yapmıştır. [21]

Bu üçüncü geçici bandın alışılmadık istikrarı, dünyanın ikinci geleneksel dış kemerinden kayboldukları anda Dünya'nın aşırı derecede etkili olan manyetik alanının parçacıkları 'sıkıştırmasından' kaynaklandığı açıklanmıştır. Bir günde oluşup kaybolan dış bölge, atmosferle olan etkileşimler nedeniyle değişkenlik gösterirken, üçüncü kemerin aşırı-rölativisttik parçacıklarının düşük enlemlerde atmosferdeki dalgalarla etkileşim kurmak için çok enerjik oldukları ve bu nedenle atmosfere dağılmadığı düşünülmektedir. [22] Saçılmanın ve yakalanmanın yokluğu uzun süre varlıklarını sürdürmelerini sağladı ta ki Güneşten gelen bir şok dalgası gibi alışılmadık bir olayla tahrip olana kadar.

Akı değerleri

Kuşaklarda, verilen bir noktada belirli bir enerjide parçacık akısı enerjiyle birlikte keskin bir şekilde azalır.

Manyetik ekvatorda 500 keV'yi (5 MeV) geçen enerjilerin elektronları saniyede santimetre kare başına 1.2 x 106 (3.7 x 104) ila 9.4 x 109 (en fazla 2 x 107) parçacık arasında değişen çok yönlü akılara sahiptir.

Proton kemerleri kinetik enerjileri, yaklaşık 100 keV (0.6 μm'lik kurşuna nüfuz edebilen) dan 400 MeV'a kadar değişen (143 mm'lik kurşuna nüfuz edebilen) protonları içerir. [23]

İç ve dış kuşaklar için en çok yayınlanan akı değerleri kayışlarda mümkün olan maksimum akı yoğunluğunu göstermeyebilir. Bu tutarsızlığın bir nedeni vardır: akı yoğunluğu ve zirve akısının yeri değişir (esas olarak güneş etkinliğine bağlı olarak) ve bantları gerçek zamanlı olarak gözlemleyen aletlerle yapılan uzay araçları sayısı sınırlıdır. Olayı izlemek için, uygun aletlerle uzay aracı mevcutken, Dünya'da Carrington olay yoğunluğu ve süresinde güneş fırtınası yaşanmamıştır.

İç ve Dış Van Allen kayışlarındaki akı düzeylerinin farklılıklarına bakılmaksızın, beta radyasyon seviyeleri insanların uzun süre maruz kalmaları durumunda tehlikeli olurdu. Apollon misyonları, üst kayışların daha ince bölgelerinden yüksek hızlarda uzay aracı göndererek ve iç kayışları tamamen atlayarak astronotlar için tehlikeleri en aza indirdi. [13] [24] [25]

Anti madde hapsi

2011 yılında yapılan bir araştırma, Van Allen kuşağının anti partikülleri sınırlayabileceği yönündeki spekülasyonları doğruladı. PAMELA deneyi, Güney Atlantik Anomalisinden geçerken normal parçacıkların bozulmalarında beklenenden daha büyük miktarda antiproton tespit etti. Bu, Van Allen kuşakları, Dünya'nın üst atmosferinin kozmik ışınlarla etkileşimiyle üretilen belirgin bir anti-proton akısı kısıtladığını göstermektedir [26] Anti protonların enerjisi 60-750 MeV aralığında ölçülmüştür.

Uzay yolculuğuna etkileri

Düşük Dünya yörüngesinin ötesine geçen uzay aracı Van Allen kayışlarının radyasyon bölgesine girer. Kemerlerin ötesinde, kozmik ışınlardan ve güneş parçacıkları olaylarından kaynaklanan ek tehlikelerle karşı karşıya kalır. İç ve dış Van Allen kuşakları arasındaki bölge, iki ila dört Dünya yarıçapında yatar ve bazen "güvenli bölge" olarak adlandırılır. [27] [28]

Güneş pilleri, entegre devreler ve sensörler radyasyondan dolayı zarar görebilir. Jeomanyetik fırtınalar bazen uzay aracındaki elektronik bileşenlere zarar verir. Elektronik ve mantık devrelerinin küçültülmesi ve dijitalleştirilmesi uyduları radyasyona karşı daha savunmasız hale getirdi, çünkü bu devrelerdeki toplam elektrik yükü, gelen iyonların yükleriyle karşılaştırılabilecek kadar küçük hale geldi. Güvenilir çalışması için uydulardan gelen elektronikler radyasyona karşı sertleştirilmelidir. Hubble Uzay Teleskobu, diğer uydular gibi sık sık yoğun radyasyon bölgelerinden geçerken sensörlerini kapatır. [29] Radyasyon kemerlerinden geçen eliptik bir yörüngede (200 x 20.000 mil (320 x 32.190 km)) 3 mm alüminyum ile korunan bir uydu, yılda yaklaşık 2,500 rem (25 Sv) alacaktır (karşılaştırma için, tam vücut için 5 Svd doz ölümcüldür). Hemen hemen tüm radyasyon, iç bandı geçerken alınacaktır. [30]

Apollo misyonları, insanların görev planlamacılar tarafından bilinen birkaç radyasyon tehlikesinden biri olan Van Allen kemerlerinden seyahat ettiği ilk olay olarak tarihe geçti. [31] Astronotların, Van Allen kemerlerinde kısa süre boyunca uçtukları için maruz kaldıkları radyasyon çok azdı. Apollo uçuş yörüngeleri, iç kemerleri tamamen atladı ve sadece dış kemerlerin daha ince bölgelerinden geçti. [25] [32]

Astronotların tüm maruz kalmaları Dünyanın manyetik alanı dışındaki güneş parçacıkları sebebiyle oldu. Astronotlar tarafından alınan toplam radyasyon görevden göreve değişmekle birlikte, Birleşik Devletler Atom Enerjisi Radyoaktivite ile Çalışan İnsanlar Komisyonu tarafından belirlenen yılda 5 rem (50 mSv) standardından çok daha düşük, 0.16 ve 1.14 rad arasında (1.6 ve 11.4 mGy) ölçülmüştür [31]

Nedenler

Van Allen kuşağı simülasyonu

Genellikle iç ve dış Van Allen kayışlarının farklı olaylardan kaynaklandığı anlaşılmaktadır. Esas olarak enerjik protonlardan oluşan iç kemer, üst atmosferdeki kozmik ışın çarpışmalarının sonucu olan "albedo" nötronların bozunumunun ürünüdür. Dış kemer daha çok elektronlardan oluşur. Jeomanyetik fırtınaları takiben jeomanyetik kuyruktan enjekte edilir ve daha sonra dalga-parçacık etkileşimleri vasıtasıyla enerji alırlar.

İç kayışta Güneş'ten oluşmuş parçacıklar Dünyanın manyetik alanına sıkışmıştır. Parçacıklar, bu çizgiler boyunca "uzunlamasına" hareket ettikçe manyetik akı hattı boyunca spiral oluştururlar. Parçacıklar kutuplara doğru ilerledikçe, manyetik alan çizgisi yoğunluğu artar ve parçacıkların "uzunlamasına" hızları yavaşlar. Bu yavaşlama nihayetinde hızları tersine de çevirip parçacığı yansıtabilir ve bu da parçacığın Dünyanın kutupları arasında bir ileri bir geri sıçramasını sağlar. [33] Akı çizgileri boyunca spiral harekete ilâveten, elektronlar yavaşça doğuya doğru, iyonlar batıya doğru hareket eder.

İç ve dış Van Allen kayışları arasındaki boşluk, bazen güvenli bölge veya güvenli yuva olarak adlandırılır; parçacıkların atmosferde yükselme açısıya dağılmasını sağlayan Çok Düşük Frekans (VLF) dalgaları neden olur. Güneş patlamaları parçacıkları boşluğa pompalayabilir, ancak birkaç gün içinde tekrar dışa hareket ederler. Radyo dalgalarının başlangıçta radyasyon kayışlarında türbülans tarafından üretildiği düşünülüyordu, ancak Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden James L. Green'in Microlab 1 uzay aracı tarafından toplanan yıldırım aktivitesi haritalarını IMAGE uzay aracı tarafından toplanan radyasyon kemer boşluğundaki radyo dalgaları ile karşılaştıran yakın zamandaki çalışması aslında Dünya atmosferi içindeki yıldırımdan kaynaklandığını göstermektedir. Buna göre Oluşturdukları radyo dalgaları, sadece yüksek enlemlerde geçebilmek için doğru açı ile iyonosfer vurmaktadır; boşlukların alt uçları üst atmosfere yaklaşmaktadır. Bu sonuçlar hala bilimsel olarak tartışılmaktadır.

Önerilen Kaldırma Yöntemleri

Yüksek Voltajlı Yörünge Uzun Tether veya HiVOLT, Rus fizikçi VV Danilov tarafından önerilen ve Robert P. Hoyt ve Robert L. Forward tarafından tasfiye edilen Dünyayı çevreleyen [35] Robert Allen radyasyon kemerlerinin [34] radyasyon alanlarının boşaltılması ve çıkarılması için sunulmuş bir bir konsepttir. Önerilen bir uygulama, uydulardan dağıtılan beş 100 km uzunluğunda büyük voltajlara şarj edilmiş iletken tethere sahip bir sistemden oluşur. Bu, kirişlerle karşılaşan yüklü parçacıkların yükselme açısını değiştirmesine neden olur; Böylece zamanla iç kemerler çözülür. Hoyt ve Forward'un şirketi olan Tetherers Unlimited, 2011'de bir ön analiz simülasyonu gerçekleştirdi ve LEO nesnelerini tehdit eden iç kemerler için iki ay içinde teorik radyasyon akış azaltışını [36] mevcut seviyelerin%1'inden daha düşük bir seviyeye indiren bir tablo çizdi. [37]

Ayrıca bakınız

Notlar

Yörünge periyotları ve hızları, R = metre cinsinden yörünge yarıçapı, T = saniye cinsinden yörünge periyodu, V = m / s cinsinden yörünge hızı, G = yerçekimi sabiti ≈ 4π²R³ = T²GM ve V²R = GM arasındaki ilişkileri kullanarak hesaplanır 6.673 × 10-11 Nm² / kg², M = Dünya kütlesi = 5.98 × 1024 kg. Ay en yakınında (405 696 km ÷ 42 164 km) aya en yakınken (363 104 km ÷ 42 164 km) yaklaşık 9,6 kere yaklaşık 8,6 kere (yarıçap ve uzunluk).

Kaynakça

Zell, Holly (2015-02-12). "Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space". NASA. Retrieved 2017-06-04.

"Van Allen Radiation Belts". HowStuffWorks. Silver Springs, MD: Discovery Communications, Inc. Retrieved 2011-06-05.

Phillips, Tony, ed. (February 28, 2013). "Van Allen Probes Discover a New Radiation Belt". Science@NASA. NASA. Retrieved 2013-04-05.

Stern, David P.; Peredo, Mauricio. "Trapped Radiation – History". The Exploration of the Earth's Magnetosphere. NASA/GSFC. Retrieved 2009-04-28.

Walt, Martin (2005) [Originally published 1994]. Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation. Cambridge; New York: Cambridge University Press. ISBN 0-521-61611-5. LCCN 2006272610. OCLC 63270281.

Bickford, James. "Extraction of Antiparticles Concentrated in Planetary Magnetic Fields" (PDF). NASA/NIAC. Retrieved 2008-05-24.

Zell, Holly, ed. (August 30, 2012). "RBSP Launches Successfully – Twin Probes are Healthy as Mission Begins". NASA. Retrieved 2012-09-02.

"Construction Begins!". The Van Allen Probes Web Site. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. January 2010. Archived from the original on 2012-07-24. Retrieved 2013-09-27.

Ganushkina, N. Yu; Dandouras, I.; Shprits, Y. Y.; Cao, J. (2011). "Locations of boundaries of outer and inner radiation belts as observed by Cluster and Double Star". Journal of Geophysical Research. Washington, D.C.: American Geophysical Union. 116: 1–18. Bibcode:2011JGRA..116.9234G. doi:10.1029/2010JA016376.

"Space Environment Standard ECSS-E-ST-10-04C" (PDF). ESA Requirements and Standards Division. November 15, 2008. Retrieved 2013-09-27.

Gusev, A. A.; Pugacheva, G. I.; Jayanthi, U. B.; Schuch, N. (2003). "Modeling of Low-altitude Quasi-trapped Proton Fluxes at the Equatorial Inner Magnetosphere". Brazilian Journal of Physics. 33 (4): 775–781. Bibcode:2003BrJPh..33..775G.

Tascione, Thomas F. (2004). Introduction to the Space Environment (2nd ed.). Malabar, FL: Krieger Publishing Co. ISBN 0-89464-044-5. LCCN 93036569. OCLC 28926928.

"The Van Allen Belts". NASA/GSFC. Retrieved 2011-05-25.

Underwood, C.; Brock, D.; Williams, P.; Kim, S.; Dilão, R.; Ribeiro Santos, P.; Brito, M.; Dyer, C.; Sims, A. (December 1994). "Radiation Environment Measurements with the Cosmic Ray Experiments On-Board the KITSAT-1 and PoSAT-1 Micro-Satellites". IEEE Transactions on Nuclear Science. 41 (6): 2353–2360. Bibcode:1994ITNS...41.2353U. doi:10.1109/23.340587.

"Twin NASA probes find 'zebra stripes' in Earth's radiation belt". Universe Today. Retrieved 20 March 2014.

Lejosne, S.; Roederer, J.G. (2016). "The "zebra stripes": An effect of F region zonal plasma drifts on the longitudinal distribution of radiation belt particles". Journal of Geophysical Research. Washington, D.C.: American Geophysical Union. 121: 507–518. Bibcode:2016JGRA..121..507L. doi:10.1002/2015JA021925.

Elkington, S. R.; Hudson, M. K.; Chan, A. A. (May 2001). "Enhanced Radial Diffusion of Outer Zone Electrons in an Asymmetric Geomagnetic Field". Spring Meeting 2001. Washington, D.C.: American Geophysical Union. Bibcode:2001AGUSM..SM32C04E.

Shprits, Y. Y.; Thorne, R. M. (2004). "Time dependent radial diffusion modeling of relativistic electrons with realistic loss rates". Geophysical Research Letters. Washington, D.C.: American Geophysical Union. 31 (8): L08805. Bibcode:2004GeoRL..3108805S. doi:10.1029/2004GL019591.

Horne, Richard B.; Thorne, Richard M.; Shprits, Yuri Y.; et al. (2005). "Wave acceleration of electrons in the Van Allen radiation belts". Nature. London: Nature Publishing Group. 437 (7056): 227–230. Bibcode:2005Natur.437..227H. doi:10.1038/nature03939. PMID 16148927.

D. N. Baker; A. N. Jaynes; V. C. Hoxie; R. M. Thorne; J. C. Foster; X. Li; J. F. Fennell; J. R. Wygant; S. G. Kanekal; P. J. Erickson; W. Kurth; W. Li; Q. Ma; Q. Schiller; L. Blum; D. M. Malaspina; A. Gerrard & L. J. Lanzerotti (27 November 2014). "An impenetrable barrier to ultrarelativistic electrons in the Van Allen radiation belts". Nature. 515. pp. 531–534. Bibcode:2014Natur.515..531B. doi:10.1038/nature13956.

NASA's Van Allen Probes Discover Third Radiation Belt Around Earth on YouTube

Shprits, Yuri Y.; Subbotin, Dimitriy; Drozdov, Alexander; et al. (2013). "Unusual stable trapping of the ultrarelativistic electrons in the Van Allen radiation belts". Nature Physics. London: Nature Publishing Group (9): 699–703. Bibcode:2013NatPh...9..699S. doi:10.1038/nphys2760.

Hess, Wilmot N. (1968). The Radiation Belt and Magnetosphere. Waltham, MA: Blaisdell Pub. Co. LCCN 67019536. OCLC 712421.

Modisette, Jerry L.; Lopez, Manuel D.; Snyder, Joseph W. (January 20–22, 1969). Radiation Plan for the Apollo Lunar Mission. AIAA 7th Aerospace Sciences Meeting. New York. doi:10.2514/6.1969-19. AIAA Paper No. 69-19. Retrieved 2011-05-25.

"Apollo Rocketed Through the Van Allen Belts".

Adriani, O.; Barbarino, G. C.; Bazilevskaya, G. A.; et al. (2011). "The Discovery of Geomagnetically Trapped Cosmic-Ray Antiprotons". The Astrophysical Journal Letters. IOP Publishing. 737 (2): L29. arXiv:1107.4882v1 Freely accessible. Bibcode:2011ApJ...737L..29A. doi:10.1088/2041-8205/737/2/L29.

"Earth's Radiation Belts with Safe Zone Orbit". NASA/GSFC. Retrieved 2009-04-27.

Weintraub, Rachel A. (December 15, 2004). "Earth's Safe Zone Became Hot Zone During Legendary Solar Storms". NASA/GSFC. Retrieved 2009-04-27.

Weaver, Donna (July 18, 1996). "Hubble Achieves Milestone: 100,000th Exposure" (Press release). Baltimore, MD: Space Telescope Science Institute. STScI-1996-25. Retrieved 2009-01-25.

Ptak, Andy (1997). "Ask an Astrophysicist". NASA/GSFC. Retrieved 2006-06-11.

Bailey, J. Vernon. "Radiation Protection and Instrumentation". Biomedical Results of Apollo. Retrieved 2011-06-13.

Woods, W. David (2008). How Apollo Flew to the Moon. New York: Springer-Verlag. p. 109. ISBN 978-0-387-71675-6.

Stern, David P.; Peredo, Mauricio. "The Exploration of the Earth's Magnetosphere". The Exploration of the Earth's Magnetosphere. NASA/GSFC. Retrieved 2013-09-27.

"NASA outreach: RadNews". Archived from the original on 2013-06-13. Retrieved 2013-09-27.

Mirnov, Vladimir; Üçer, Defne; Danilov, Valentin (November 10–15, 1996). High-Voltage Tethers For Enhanced Particle Scattering In Van Allen Belts. 38. College Park, MD: American Physical Society, Division of Plasma Physics Meeting. p. 7. Bibcode:1996APS..DPP..7E06M. OCLC 205379064. Abstract #7E.06.

"HiVOLT_Results.jpg". Tethers Unlimited. Retrieved 2013-09-27. Chart depicting radiation flux reduction.

"High-Voltage Orbiting Long Tether (HiVOLT): A System for Remediation of the Van Allen Radiation Belts". Tethers Unlimited. Retrieved 2011-06-18.

Ek Kaynaklar

Adams, L.; Daly, E. J.; Harboe-Sorensen, R.; Holmes-Siedle, A. G.; Ward, A. K.; Bull, R. A. (December 1991). "Measurement of SEU and total dose in geostationary orbit under normal and solar flare conditions". IEEE Transactions on Nuclear Science. 38 (6): 1686–1692. Bibcode:1991ITNS...38.1686A. doi:10.1109/23.124163. OCLC 4632198117.

Holmes-Siedle, Andrew; Adams, Len (2002). Handbook of Radiation Effects (2nd ed.). Oxford; New York: Oxford University Press. ISBN 0-19-850733-X. LCCN 2001053096. OCLC 47930537.

Shprits, Yuri Y.; Elkington, Scott R.; Meredith, Nigel P.; Subbotin, Dmitriy A. (November 2008). "Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt". Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 70 (14). Part I: Radial transport, pp. 1679–1693, doi:10.1016/j.jastp.2008.06.008; Part II: Local acceleration and loss, pp. 1694–1713, doi:10.1016/j.jastp.2008.06.014.

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Güneş Sistemi</span> Güneş ve Güneş merkezli astronomik cisimler

Güneş Sistemi, Güneş'in kütleçekim kuvvetiyle yörüngede tutulan ve çeşitli gök cisimlerinden oluşmuş bir sistemdir. Güneş ve 8 gezegen ile onların doğruluğu onaylanmış 150 uydusu, 5 cüce gezegen ile onların bilinen toplam 8 uydusu ve milyarlarca küçük gök cisminden oluşur. Küçük cisimler kategorisine asteroitler, Kuiper Kuşağı cisimleri, kuyruklu yıldızlar, gök taşları ve gezegenler arası toz girer.

<span class="mw-page-title-main">Jüpiter</span> Güneş Sisteminde yer alan en büyük gezegen

Jüpiter, Güneş Sistemi'nin en büyük gezegenidir. Güneş'ten uzaklığa göre beşinci sırada yer alır. Adını Roma mitolojisindeki tanrıların en büyüğü olan Jüpiter'den alır. Büyük ölçüde hidrojen ve helyumdan oluşmakta ve gaz devi sınıfına girmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş</span> Güneş Sisteminin merkezinde yer alan yıldız

Güneş, Güneş Sistemi'nin merkezinde yer alan bir yıldızdır. Çekirdeğindeki nükleer füzyon reaksiyonları ile akkor hale gelene kadar ısınan, %10'u morötesi olmak üzere esas olarak görünür ışık ve kızılötesi radyasyon olarak yüzeyinden enerji yayan, oldukça büyük ve sıcak bir plazma küresidir. Dünya'daki yaşam için açık ara en önemli enerji kaynağıdır. Güneş birçok kültürde kutsallık atfedilen bir nesne olmuştur. Antik çağlardan beri astronomik araştırmalar için merkezi bir konudur.

<span class="mw-page-title-main">Elektron</span> Temel elektrik yüküne sahip atomaltı parçacık

Elektron, eksi bir temel elektrik yüküne sahip bir atomaltı parçacıktır. Lepton parçacık ailesinin ilk nesline aittir ve bileşenleri ya da bilinen bir alt yapıları olmadığından genellikle temel parçacıklar olarak düşünülürler. Kütleleri, protonların yaklaşık olarak 1/1836'sı kadardır. Kuantum mekaniği özellikleri arasında, indirgenmiş Planck sabiti (ħ) biriminde ifade edilen, yarım tam sayı değerinde içsel bir açısal momentum (spin) vardır. Fermiyon olmasından ötürü, Pauli dışarlama ilkesi gereğince iki elektron aynı kuantum durumunda bulunamaz. Temel parçacıkların tamamı gibi hem parçacık hem dalga özelliklerini gösterir ve bu sayede diğer parçacıklarla çarpışabilir ya da kırınabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Nötron</span> Yüke sahip olmayan atomaltı parçacık

Nötron, sembolü n veya n⁰ olan, bir atomaltı ve nötr bir parçacıktır. Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir yukarı ve iki aşağı kuark ve bunların arasındaki güçlü etkileşim sayesinde oluşur. Proton ve nötron yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir fakat nötron daha fazla kütleye sahiptir. Nötron ve protonun her ikisi nükleon olarak isimlendirilir. Nükleonların etkileşimleri ve özellikleri nükleer fizik tarafından açıklanır. Nötr hidrojen atomu dışında bütün atomların çekirdeklerinde nötron bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Proton ve nötronlar, kuarklardan oluştukları için temel parçacık değildirler.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık hızlandırıcı</span>

Parçacık hızlandırıcı, yüklü parçacıkları yüksek hızlara çıkarmak ve demet halinde bir arada tutmak için elektromanyetik alanları kullanan araçların genel adıdır. Büyük hızlandırıcılar parçacık fiziğinde çarpıştırıcılar olarak bilinirler. Diğer tip parçacık hızlandırıcılar, kanser hastalıklarında parçacık tedavisi, yoğun madde fiziği çalışmalarında senkrotron ışık kaynağı olmaları gibi birçok farklı uygulamalarda kullanılır. Şu an dünya çapında faaliyette olan 30.000'den fazla hızlandırıcı bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Kutup ışıkları</span>

Kutup ışıkları ya da kutup aurorası, Kuzey ve Güney kutup bölgelerinde gökyüzünde görülen, yeryüzünün manyetik alanı ile Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların etkileşimi sonucu ortaya çıkan doğal ışımalardır. Kuzey enlemlerde bu etki aurora borealis veya kuzey ışıkları olarak adlandırılır. Güney enlemlerindeki aurora australis oluşumu da benzer özelliklere sahiptir; ancak Antarktika'da, Güney Amerika'da ve Avustralya'da daha yüksek enlemlerden görülebilir.

<span class="mw-page-title-main">Manyetosfer</span> Dünyayı veya manyetik alanının baskın etkili manyetik alan olduğu başka bir gök bilimsel cismi çevreleyen bölge

Yer, güçlü bir manyetik alana ve bu alanın etkisi ile şekillenen önemli bir manyetosfere sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş rüzgârı</span> Güneşin üst atmosferinden yayılan bir plazma dalgası

Güneş rüzgârı, Güneş'in üst atmosferinden yayılan bir plazma dalgasıdır. Büyük çoğunluğu, enerjileri genellikle 1,5 ve 10 keV arası olan elektronlar, protonlar ve alfa parçacıklarından oluşur. Bu parçacık akımının yoğunluk, sıcaklık ve hız nicelikleri zamana ve Güneş'in boylamına göre değişkenlik gösterir. Bu parçacıklar, Güneş tacının yüksek sıcaklığından gelen yüksek enerjileri ve maruz kaldıkları manyetik, elektriksel ve elektromanyetik fenomen sayesinde Güneş'in kütleçekiminden kurtulabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Kozmik ışın</span> Çoğunlukla Güneş sistemi dışından kaynaklanan yüksek enerjili parçacık

Kozmik ışınlar, temelde Güneş Sistemi'nden yıldızlardan hatta uzak galaksilerden kaynaklanan, yüksek enerjili bir parçacık yağmurudur. Bu ışınlar Dünya atmosferi ile etkileştiğinde, bazen yüzeye ulaşan ikincil kozmik ışın duşlarını üretebilir. Öncelikle yüksek enerjili protonlardan ve atom çekirdeğinden oluşan bu ışınlar güneş veya güneş sistemimizin dışından kaynaklanır. Fermi Uzay Teleskobu'ndan (2013) elde edilen veriler, birincil kozmik ışınların önemli bir bölümünün yıldızların süpernova patlamalarından kaynaklandığının kanıtı olarak yorumlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Kozmik toz</span>

Kozmik toz, uzayda var olan bir tozdur. Çoğu kozmik toz parçacığı, mikrometeoroitlerde olduğu gibi birkaç molekül ile 0,1 mm (100 µm) arasında ölçülür. Daha büyük parçacıklara ise meteoroit denir. Uzaydaki tüm tozun küçük bir kısmı yıldızların bıraktığı yoğunlaşmış maddeler gibi daha büyük ateşe dayanıklı mineraller içerir. Buna yıldız tozu denir. Yerel yıldızlararası ortam olan Yerel Kabarcığın toz yoğunluğu ortalama 10-6 x toz parçacığı/m³ 'tür ve her toz parçacığı yaklaşık 10–17 kg'lık bir kütleye sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Gezegenler arası ortam</span>

Gezegenler arası ortam, Güneş Sistemi’ni dolduran, gezegenler, asteroidler ve kuyrukluyıldızlar gibi Güneş Sistemi cisimleri içerisinden geçen materyaldir.

<span class="mw-page-title-main">Europa'yı dünyalaştırma</span>

Europa'yı dünyalaştırma Europa uydusunun iklimini insanların yaşaması için uygun hale getirmek için olan varsayımsal süreçtir. Jüpiter'in etrafında çok büyük bir radyasyon kemeri var ancak uzay teknolojisi ile bunun üstesinden gelinebileceği öne sürülüyor. Europa'yı dünyalaştırmak için büyük değişimler gerekecektir:

<span class="mw-page-title-main">Jüpiter'in manyetosferi</span> Jüpiter gezegeninin manyetosferi

Jüpiter'in manyetosferi, güneş rüzgarının akışı içinde gezegenin içsel manyetik alanı tarafından oluşturulan boşluktur. Güneş yönünde yedi milyon kilometreye kadar uzanırken, ters yönde neredeyse Satürn'ün yörüngesine kadar erişir. Bu sebeple Jüpiter manyetosferi, Güneş Sistemi'ndeki diğer gezegenlerin manyetosferlerinden daha büyük ve daha güçlüdür. Heliosferden sonra bilinen en büyük sürekli yapıdır. Dünya manyetosferinden daha geniş ve daha düzdür, ayrıca manyetik momenti yaklaşık 18.000 kat daha büyüktür. Jüpiter'in manyetik alanı, 1950'lerin sonunda radyo emisyonları gözlemleriyle ilk kez tespit edilmiş ve 1973'te Pioneer 10 uzay aracı tarafından doğrudan gözlemlenmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Uzay fiziği</span>

Uzay fiziği Dünya'nın üst atmosferinde doğal olarak oluşan plazmalar üzerine yapılan çalışmalardır. Bununla birlikte, geniş yelpazeli birçok konuyu kapsar, örneğin, güneşin fiziğini kapsayan 'heliophysics': güneş rüzgarları, gezegen manyetosferleri ve ionosferleri, auroralar, kozmik ışınlar ve sinkroton ışınımı.Uzay fiziği, uzay hava durumu çalışmasının temel bir parçası olmakla birlikte, sadece evreni anlamakta değil, genel gündelik hayatı da anlamakta da önemli etkilere sahiptir. Bunlardan bazıları haberleşme uyduları ve Meteoroloji uyduları üzerinedir. Uzay fiziği, diğer astrofizik alanlarından farklı olmakla beraber, onların aksine benzer fenomenler üzerine çalışmaktansa, yüksek hızdaki roketlerin ve uzay araçlarının, kalkış alanlarındaki ölçümler üzerine uzmanlaşır.

<span class="mw-page-title-main">Dünya'nın manyetik alanı</span> bilimsel terim

Dünya'nın manyetik alanı, diğer adıyla jeomanyetik alan, Dünya'dan uzaya doğru uzanan manyetik alandır. Dünya'dan çıkan manyetik alan, Güneş'ten gelen yüklü parçacıklardan oluşan Güneş rüzgarlarıyla buluşur. Manyetik alanın büyüklüğü, Dünya yüzeyinde 25 ve 65 microtesla arasıdır. Kabaca bakarsak, bu alan, Dünya'nın dönüş eksenini baz alarak, yaklaşık 10 derece kaymış bir manyetik dipoldur. Diğer bir deyişle, düz bir dikdörtgen mıknatısın, yine aynı açıyla Dünya'nın merkezine konması gibidir. Kuzey jeomanyetik kutup, Grönland'ın yakınlarında kuzey yarımkürede olan kutup, aslında manyetik olarak Dünya'nın manyetik alanının güney kutbudur ve Güney jeomanyetik kutup da manyetik alanın kuzey kutbudur. Çubuk mıknatıslardan farklı olarak, Dünya'nın manyetik alanı zamanla değişir çünkü bu manyetik alan, Dünya'nın dönüş hareketinden meydana gelir.

Kozmik ışınlarının sağlık tehdidi, Galaktik kozmik ışınların ve solar enerji parçacıklarının Van-Allen Kuşakları veya dış Dünya'nın manyetosferinde gerçekleşen gezegenler arası görevler ya da herhangi bir görev sırasında astronotlar üzerindeki tehdididir . Galaktik kozmik ışınlar (GCRler), yüksek enerjili proton (%85), helyum (%14) ve diğer yüksek enerji çekirdeklerinden oluşur. Solar enerji parçacıklarının büyük bir kısmı, Güneş püskürtüleri ve taçküre kütle atımları sırasında oluşan yüksek enerjili protonlardan oluşur. Bu tehditler İnsanlı uzay uçuş programının gezegenler arası seyahat planları önündeki en büyük engellerdendir.

Manyetik kutup değişimi, bir gezegenin manyetik alanındaki bir değişkendir; bu nedenle, coğrafik kuzey ve coğrafik güney aynı kalırken, manyetik kuzey ve manyetik güney pozisyonları değişir. Yeryüzündeki toprak alanı, manyetik alanın yönünün mevcut yön ile aynı olduğu normal polarite dönemleri ile manyetik alanın tam tersi olduğu ters polarite dönemleri arasında değişir. Bu periyotlara kron denir. Kronların zaman aralıkları rastgele dağıtılır ve çoğunun 0,1 ila 1 milyon yıl arasında değiştiği görülür. Sonuncusu olan Brunhes-Matuyama kutup değişimi, 780.000 yıl önce gerçekleşti ve bir insan ömrü ya da boyunca çok hızlı bir şekilde gerçekleşmiş olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Güney Atlantik Anomalisi</span> Van Allen kuşağının Dünya yüzeyine en yakın noktaya gelip Dünyanın manyetik alanında anormalliğe neden olan bir alan

Güney Atlantik Anomalisi ya da Güney Atlas Anormalliği, Van Allen kuşağının Dünya yüzeyine en yakın noktaya gelip Dünya'nın manyetik alanında anormalliğe neden olan bir alandır. Dünya'nın bu bölgesindeki manyetik alanın zayıf olması nedeniyle içeriye yüklü parçacıklar girmekte ve bu durum, yörüngedeki uyduları normalden daha yüksek radyasyon seviyelerine maruz bırakarak elektronik cihazlarının aksamasına yol açmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Atmosfer bilimi</span> atmosferin incelenmesi ile ilgilenen bilim türü

Atmosfer bilimi, Dünya atmosferi ve içinde gerçekleşen fiziksel süreçlerinin incelenmesidir. Meteorolojinin kapsamında atmosferik kimya ve atmosfer fiziği bulunmasıyla beraber, ana odağı hava tahminidir. İklim bilimi, hem doğal hem de antropojenik iklim değişkenliği nedeniyle ortalama iklimleri ve bunların zaman içerisindeki değişimlerini tanımlayan atmosferik değişikliklerin incelenmesidir. Aeronomi, ayrışma ve iyonlaşmanın önem arz ettiği atmosfer üst katmanlarının incelenmesidir. Atmosfer bilimi, gezegen bilimi alanına, güneş sistemindeki gezegenlerin ve doğal uyduların atmosferlerinin incelenmesine kadar genişletilmiştir.