ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Što nas na Zemlji štiti od štetnog radijacijskoga pojasa?

Visoko iznad Zemljine atmosfere, elektroni prolaze skoro pa brzinom svjetlosti. Takvi ultrarelativistični elektroni, koji sačinjavaju vanjski Van Allenov radijacijski pojas, mogu projuriti oko planete u svega pet minuta, bombardirajući sve na svom putu. Izloženost takvoj visokoenergetskoj radijaciji može opustošiti elektroniku na satelitima i uzrokovati ozbiljne zdravstvene probleme astronautima.

Sada su istraživači u Coloradu i drugdje otkrili da postoji jasna granica tome koliko se ultrarelativistični elektroni mogu približiti Zemlji. Grupa je otkrila da bez obzira gdje ovi elektroni obilaze ekvator, oni se ne mogu udaljiti više od otprilike 11 000 kilometara od Zemljine površine – usprkos njihovoj snažnoj energiji.

Čuva nas bijeli šum

Izgleda da ono što suzbija ovu visokoenergetsku radijaciju nije niti Zemljino magnetno polje niti dalekometni radiovalovi, nego fenomen naziva „plazmasferični šum" – elektromagnetski valovi vrlo niske frekvencije u Zemljinoj gornjoj atmosferi koji, kada se propuste kroz zvučnik, sliče statičnom, tj. bijelom šumu.

Bazirajući se na svojim podacima i izračunima, istraživači vjeruju da plazmasferični šum odbija nadolazeće elektrone, koji se onda sudaraju s atomima neutralnih plinova u Zemljinoj gornjoj atmosferi i potom nestaju. Izgleda da je ovaj prirodni, neprobojni štit izuzetno krut i sprječava visokoenergetskim elektronima da se približe na udaljenost manje od 11 000 kilometara od Zemljine površine.

„Radi se o vrlo neobičnoj, izuzetnoj i izraženoj pojavi" kaže John Foster, zamjenik upravitelja Zvjezdarnice Haystack na MIT-u. „To nam govori da ako postavite satelit ili svemirsku stanicu napučenu ljudima unutar ovog neprobojnog štita, može se očekivati da će njihov životni vijek biti mnogo veći. To je dobro znati."

Foster i njegovi kolege, uključujući glavnog začetnika projekta Daniela Bakera sa Sveučilišta u Coloradu, su ovog tjedna objavili svoje rezultate u časopisu Nature.

Postavite štitove!

Rezultati istraživačkog tima se baziraju na podacima koje su prikupile Van Allen sonde, postavljene od strane NASA-e – letjelice-blizanci koje kruže oko Zemlje u neprijatnim uvjetima Van Allenovih radijacijskih pojaseva. Svaka sonda je napravljena tako da može izdržati učestalu radijaciju s ciljem prikupljanja podataka o ponašanju visokoenergetskih elektrona u Svemiru.

Istraživači su izanalizirali podatke koje su sonde prikupile u prvih 20 mjeseci i zamijetili su „izuzetno izražen" štit protiv ultrarelativističnih elektrona. Ovaj štit je odbio čak i udar sunčevog vjetra, koji je u listopadu 2013. natjerao elektrone prema Zemlji. Čak i pod takvim zvjezdanim pritiskom, štit je onemogućio elektronima da se približe na manje od 11 000 kilometara od Zemljine površine.

Kako bi se shvatilo koji to fenomen stoji iza navedenog štita, istraživači su uzeli u obzir nekoliko mogućnosti, uključujući i efekte Zemljinog magnetnog polja, kao i prijenose sa radija na tlu.

Vezano uz prvu mogućnost, tim se osobito usredotočio na Južnoatlantska anomalija – pojavu unutar Zemljinog magnetnog polja, lociranu iznad Južne Amerike, gdje je snaga magnetnog polja otprilike 30 posto manja nego inače. Ako su nadolazeći elektroni pod utjecajem Zemljinog magnetnog polja, pretpostavlja Foster, Južnoatlantska anomalija bi mogla poslužiti kao „rupa u putu njihovog kretanja", koja im dozvoljava da uđu dublje u Zemljinu atmosferu. No, sudeći po podatcima iz Van Allen sondi, elektroni se nisu približavali na manje od 11 000 kilometara, čak i u slučaju Južnoatlantske anomalije – što je dokaz da Zemljino magnetno polje nema većeg utjecaja na štit.

Foster je također uzeo u obzir dalekometne radioemisije niske frekvencije, za koje su neki pretpostavili da mogu uzrokovati značajno smanjenje elektrona relativno visoke energije. Iako te radioemisije mogu doseći gornju atmosferu, istraživači su otkrili da bi ti radio valovi mogli utjecati samo na elektrone srednje energetske vrijednosti, sa malim ili nikakvim utjecajem na ultrarelativistične elektrone.

Nastavak na stranici 2:

12
Podijeli.