Εξηγήθηκε το χάσμα μεταξύ των ζωνών Van Allen

Πηγή: NewScientist, 9 Μαρτίου 2005

Οι ζώνες Van Allen πάλλονται από τα ηλιακά σωματίδια, το κενό προς το τέλος είναι μια "ασφαλής ζώνη" για τους δορυφόρους όπως ο IMAGE - η τροχιά του οποίου παρουσιάζεται με κόκκινο χρώμα.

Ερευνητές της NASA λένε ότι το αινιγματικό κενό -  που συνιστά μια ασφαλή ζώνη για τους δορυφόρους - ανάμεσα στις δύο ζώνες Van Allen που περιβάλλουν τη Γη, δημιουργείται από τους κεραυνούς στα σύννεφα.

Η ανακάλυψη εξέπληξε τους διαστημικούς φυσικούς που δεν ανέμεναν ένα ατμοσφαιρικό φαινόμενο να έχει επιπτώσεις σε μια περιοχή 10.000 χιλιόμετρα πάνω από τη γήινη επιφάνεια.

Οι ζώνες ακτινοβολίας Van Allen ήταν η πρώτη μεγάλη έκπληξη της διαστημικής εποχής όταν τις ανακάλυψαν οι αμερικανικοί δορυφόροι Explorer το 1958. Το ζευγάρι αυτών των δακτυλίων - που μοιάζουν με ντόνατς - αποτελείται από υψηλής ενέργειας φορτισμένα σωματίδια από τις ηλιακές εκλάμψεις και τις κοσμικές ακτίνες.

Ο εσωτερικός δακτύλιος (ζώνη) επεκτείνεται μεταξύ 1000 και 7000 χλμ επάνω από τον ισημερινό, ενώ ο εξωτερικός αρχίζει από 13.000 χλμ και επεκτείνεται έως 25.000 χλμ. Η παγιδευμένη ακτινοβολία θέτει σε κίνδυνο και τους ανθρώπους και τα διαστημικά σκάφη, έτσι οι δορυφόροι και οι αστροναύτες πετούν πάνω ή κάτω από τις ζώνες ακτινοβολίας - ή στο κενό μεταξύ τους.

Το γήινο μαγνητικό πεδίο κάμπτει τις πορείες των φορτισμένες σωματιδίων, που τα παγιδεύει έτσι ώστε αυτά να κινούνται σπειροειδώς πέρα δώθε κατά μήκος των μαγνητικών γραμμών του πεδίου μεταξύ των πόλων. Οι εκρήξεις που συμβαίνουν στον Ήλιο στέλνει περισσότερα σωματίδια στις ζώνες ακτινοβολίας, επεκτείνοντας τις ζώνες και εξαλείφοντας το χάσμα ανάμεσα στις ζώνες. Σε λίγες μέρες τα φορτισμένα σωματίδια βγαίνουν από το χάσμα, δημιουργώντας ξανά την ασφαλή ζώνη ανάμεσα στις ζώνες.

Οι περισσότεροι διαστημικοί φυσικοί θεωρούσαν ότι σε αυτό το κενό δημιουργούνται αναταράξεις που προκαλούν ραδιοκύματα χαμηλής συχνότητας που ωθούσαν τα σωματίδια προς τις δύο ζώνες, αλλά άλλοι φυσικοί πίστευαν ότι τα ραδιοκύματα αντί να δημιουργούνται προέρχονται από τις αστραπές.

Συνδέοντας τα στοιχεία

Για να εξετάσει τη θεωρία αστραπής, ο James Green του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard  της NASA σύγκρινε χάρτες με τις δραστηριότητες των κεραυνών που είχαν συλλεχθεί από το διαστημικό σκάφος Micro Lab 1 με τα στοιχεία των ραδιοκυμάτων στο χάσμα των δύο ζωνών ακτινοβολίας από το διαστημικό σκάφος IMAGE.

Διαπίστωσε λοιπόν ότι υπήρχε αντιστοιχία στα δύο σχέδια - η αύξηση στις αστραπές προηγείτο συνήθως των αυξήσεων στη δραστηριότητα των ραδιοκυμάτων στις ζώνες ακτινοβολίας. Όταν οι έντονες ηλιακές καταιγίδες κάλυψαν το κενό με τα φορτισμένα σωματίδια τον Νοέμβριο του 2004, η επίγεια δραστηριότητα των κεραυνών ήταν χαμηλή, και το χάσμα ήθελε μια εβδομάδα μέχρι να επανεμφανιστεί.

Η αστραπή είναι γνωστή ότι παράγει χαμηλής συχνότητας ραδιοκύματα, τα οποία στα χαμηλά γεωγραφικά πλάτη ακολουθούν την κυρτότητα της Γης για εκατοντάδες χιλιόμετρα καθώς ανακλώνται μεταξύ του εδάφους και της ιονόσφαιρας - την γήινη ανώτερη ατμόσφαιρα που περιέχει φορτισμένα ή ιοντισμένα σωματίδια.

Εντούτοις, τα ραδιοκύματα που παράγονται από την αστραπή στα υψηλά γεωγραφικά πλάτη στην βόρεια Αμερική και την Ευρώπη κτυπούν την ιονόσφαιρα με μια διαφορετική γωνία, λέει ο Green, επιτρέποντας έτσι στα ραδιοκύματα να διαρρεύσουν έξω προς τη μαγνητόσφαιρα - την περιοχή του διαστήματος όπου υπάρχει το γήινο μαγνητικό πεδίο.

Η κενή περιοχή ανάμεσα στις ζώνες Van Allen επηρεάζεται κυρίως από το Βόρειο Ημισφαίριο γιατί αυτό διαθέτει μεγάλες μάζες γης και ως εκ τούτου παράγει περισσότερους κεραυνούς σε σχέση με το Νότιο Ημισφαίριο.

Μόλις φτάσουν εκεί τα ραδιοκύματα ακολουθούν τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου μέχρις εκεί όπου εμφανίζεται το χάσμα στις ζώνες ακτινοβολίας. Τα ραδιοκύματα απορροφούν ενέργεια από τα φορτισμένα σωματίδια των ζωνών ακτινοβολίας, που τότε φεύγουν στην ατμόσφαιρα αφήνοντας έτσι ένα χάσμα, εξηγεί ο Green.

Τα συμπεράσματα αυτά θα δημοσιευθούν στο Περιοδικό Γεωφυσική Έρευνα (Journal of Geophysical Research).