Fagstoff

Strålingsbeltene - van Allen beltene

Publisert: 05.10.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

De første satellittene sendt opp i 1958 førte til den første store forandring i datidens enkle verdensbilde. Satellittinstrumentene kartla den gradvise overgangen fra den øvre atmosfæren til den jordnære delen av verdensrommet. Resultatet var oppdagelsen av de to strålingsbeltene (se figur a i fordypningsavsnittet om strålingsbeltene) rundt jorda, også kalt van Allen-beltene. James van Allen var vitenskapelig leder for prosjektet. Oppdagelsen av disse strålingsbeltene var et viktig vitenskapelige resultat.

StrålingsbelterStrålingsbelterFigur a: Et dag-natt snitt gjennom jorda og verdensrommet viser beliggenheten av strålingsbeltene.

 

 

Størmers baneberegningerStørmers baneberegningerFigur b: Figuren viser noen av Størmers baneberegninger fra 1907. Det hvite området i figuren kalte Størmer det forbudte området.


Fordypning: van Allen-beltene og Størmers baneberegninger for elektroner i jordas magnetfelt.

 

Professor Størmers baneberegninger for elektroner i jordas magnetfelt er historiske. Originalskissen av Størmer er vist i figur b. Størmer fant i 1907 at ladde partikler i et dipol-felt kan, innen visse regioner, være fanget i magnetfeltet. Dette viktig resultat ble dessverre oversett helt til van Allen hadde utført sine første satellittobservasjoner.

 

Partiklene i strålingsbeltene var innfanget. De kunne ikke komme ut. Nye elektroner og ioner kunne heller ikke komme inn i beltene ved rolige forhold på sola. Van Allens observasjoner viste at strålingsbeltene hadde noen karakteristiske egenskaper som Størmer, på teoretisk grunnlag hadde forutsagt mer enn 50 år tidligere. Det hadde derfor ikke vært urimelig om strålingsbeltene hadde blitt kalt van Allen/Størmer-beltene.

 

Etter Explorer-serien har utallige satellitter i forskjellige baner kartlagt egenskapene ved strålingsbeltene med mer avanserte instrumenter. I det "bløte" området av spekteret, dvs. elektroner og protoner med mindre energi enn en kiloelektronvolt (keV), er fluksen størst i det ytre beltet. Her har vi også de største variasjonene.

 

Kilden til ringstrømmen, den viktig elektriske strømmen i det nære verdensrommet, finnes i strålingsbeltet mellom 3 og 6 jordradier.

 

Den dominerende ionen i beltene er protoner (H+). Nye målinger har vist små konsentrasjoner av tyngre ioner, He++, O+ og O++. De er viktige bestanddeler i det ytre beltet. Antall partikler varierer i takt med "været på sola", solaktiviteten. Energien til partiklene i det indre beltet, som har sentrum ca. 3000 km fra jordoverflaten, er meget stor, opptil 108 eV.

 

Strålingsbeltene har stor praktisk betydning for satellitter og satellitt-kommunikasjon. De fører til intens partikkelbombardering og betydelig elektrisk oppladning av romfartøyer som beveger seg gjennom strålingsbeltene. Det er derfor helt nødvendig å bruke skjermede komponenter, dvs. komponenter som ikke blir ødelagt av intens partikkelstråling, i satellitter som krysser strålingsbeltene. Spesielt solcellene, men også følsom elektronikk i satellittens indre, må dekkes til og skjermes fra den intense strålingen. Likevel forekommer det ofte store strålingsskader på satellittene.