Pásy nabitých částic kolem Země známe již od padesátých let, kdy vědci začali tento zajímavý fenomén studovat. S prvními družicemi začaly vznikat modely těchto pásů. Ovšem jejich tvar zůstával dlouho nezměněn – nejblíže k Zemi malý vnitřní, stabilní pás, pak volný prostor a nejdále pak rozlehlý a proměnlivý vnější pás, kde dominují elektrony. Ovšem nová data z amerických družic Van Allen Probes (dříve RBSP), ovšem ukazují, že skutečnost není tak jednoduchá, jak si ji vědci dlouho malovali.
Přesné pochopení toho, jak se mění tvar a velikost pásů vlivem záření od Slunce je klíčové pro lepší ochranu našich technologií, které vysíláme do vesmíru. Satelity na naší oběžné dráze mohou být poškozeny výronem nabitých částic ze Slunce – právě před tím je chrání van Allenovy pásy. Je proto jasné, že je potřeba důkladně pochopit všechny mechanismy, které ovlivňují jejich tvar a velikost.
Zdroj: http://www.nasa.gov/
„Ukazuje se, že tvar pásů je trochu jiný a závisí na tom, jaký typ elektronů zkoumáme,“ vysvětlil Geoff Reeves z Národní laboratoře v Los Alamos a dodává: „Elektrony s různými energetickými hladinami jsou v prostoru rozloženy odlišně.“
Od klasického, statického modelu (malý vnitřní pás – volný prostor – velký vnější pás) bychom ve světle nových informací měli přejít k modelu, který je dynamický a kde se tvar pásů mění. V některých fázích dokonce vzniká jeden kontinuální pás bez volného prostoru uprostřed, jindy je zase vnitřní pás větší, než ten vnější a v některých případech vnitřní pás téměř zaniká. Většina těchto změn má svůj původ v odlišné energii elektronů, které v pásech obíhají.
„Je to jako když posloucháte různé části stejné písničky,“ říká s trochou nadsázky Reeves a svou myšlenku dále rozvádí: „Basová linka se liší od vokálů, zpěv je jiný než bubny a podobně.“ Ukázalo se, že vnitřní pás (který bývá v tradičním modelu znázorňován jako menší) může svou velikostí překonat vnější pás tehdy, když jsou pozorovány elektrony s nižší energií. Naopak vnější pás je větší v době, když měříme elektrony s energií vyšší.
Zdroj: http://www.nasa.gov/
U nejvyšších energií pak vnitřní pás prakticky úplně mizí. A tady se dostáváme k onomu přirovnání k písničce – všechny tyto jevy se odehrávají souběžně – množství a poměr jednotlivých skupin nabitých elektronů se mění a podle toho se mění i tvar pásů. by to nebylo tak jednoduché, tak tento dynamický systém nadále ovlivňují geomagnetické bouře. Když materiál vyvržený Sluncem (ať už jde o klasický Sluneční vítr, nebo o výron koronární hmoty), dosáhne zemského magnetického pole, vznikne geomagnetická bouře.
Během tohoto jevu dochází k výrazným, ale dočasným změnám v poměru různě nabitých elektronů. Ukázalo se, že odchylky způsobené těmito bouřemi se nedají dopředu odhadnout. Není možné odhadnout, jaký vliv na van Allenovy pásy bude mít daná událost. Kdo čekal, že vznikne nějaká stupnice, nebo forma, podle které bude možné předvídat následky, je možná zklamaný. Nicméně se opět ukázalo, že skutečnost je někdy mnohem složitější, než se může na první pohled zdát.
Zdroj: http://www.nasa.gov/
„Když se rozhlédneme po širokém spektru energií, začínáme spatřovat jisté konzistence v dynamice dané bouře. Elektrony reagují na různé energetické úrovně s drobnými odchylkami, nicméně je tu něco, co bychom mohli nazvat „běžným chováním“. Zjistili jsme například, že po geomagnetické bouři ztrácí energii elektrony z oblasti prázdného prostoru rychleji. Ale umístění tohoto prázdného prostoru závisí na energii těchto elektronů.
Často se během bouří vnější pás rozšiřuje dovnitř směrem k pásu vnitřnímu, takže kompletně vyplní celý „volný prostor“ a vytvoří tak jeden gigantický pás. Při nižších energiích se volný prostor vytvoří dále od Země, takže vnitřní pás je mnohem větší, než pás vnější. U vysokých energií to platí obráceně. Družice Van Allen Probes dokáží měřit jak elektrony s vysokou energií (v řádu milionů elektronvoltů), tak i nízkoenergetické elektrony, které mají třeba jen pár tisíc elektronvoltů. zatímco silně nabité částice jsme zkoumali již dříve, díky těmto satelitům můžeme detailněji prozkoumat i elektrony s nízkou energií.
Zdroj: http://www.nasa.gov/
Družice Van Allen Probes navíc měří i mnohem více energetických úrovní – zatímco dřívější satelity zvládaly souběžně měřit pět, nebo deset energetických úrovní, u Van Allen Probes jsou to stovky. V dřívější době se nízkoenergetické elektrony neměřily, protože jejich stopy zanikaly v šumu, který způsobovala interakce detektorů s protony. Tyto nové satelity ale mají vyšší citlivost a mohou proto zachytit elektrony s nižší energií. Ukázalo se tak, že tyto elektrony obíhají mnohem blíže Zemi, než se původně čekalo.
Jelikož družice Van Allen Probes zkoumají radiační pásy ve stovkách energetických úrovní umožní vědcům vytvořit mnohem preciznější a pečlivější model tohoto prostředí jak v době geomagnetických bouří, tak i v době klidu. Už nyní se ale ukázalo, že van Allenovy pásy jsou mnohem dynamičtější, než se původně mohlo zdát.
Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
http://cdn.ientry.com/sites/webpronews/pictures/vanallenprobes1_616.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/normal.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/noinner.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/biginner-smallouter.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/onebelt.png
„Elektrony se slabším nábojem“ je špatný překlad. V originálním článku se mnluví o nízkoenergetických elektronech. Záměna náboje za energii je v článku na víc místech.
Díky, opravím to, nechtěl jsem, aby se mi v článku opakovala stejná slova.
S přimhouřením oka by šlo použít pomalé X rychlé nebo studené X horké částice (elektrony).
Pěkný článek. Více takových. Nedalo mi to a vyhledal jsem podle mě vtipnou záležitost ze Studené války:
„Sovětský svaz kdysi obvinil USA, že vytvořily vnitřní pás radiace během jaderných pokusů v Nevadě. USA pro změnu obvinily Sovětský svaz, že během jaderných testů vytvořil vnější pás.“ 🙂
Díky za pochvalu, pokud se opět vyskytne nějaké podobné téma, rádi jej zpracujeme. 😉