पृथ्वी की विकिरण पट्टी (ईआरबी), या वैन एलन बेल्ट, हमारे ग्रह के पास निकटतम बाहरी अंतरिक्ष का क्षेत्र है, जो एक अंगूठी की तरह दिखता है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के विशाल प्रवाह होते हैं। पृथ्वी उन्हें एक द्विध्रुवीय चुंबकीय क्षेत्र के साथ रखती है।
उद्घाटन
RPZ की खोज 1957-58 में हुई थी। संयुक्त राज्य अमेरिका और यूएसएसआर के वैज्ञानिक। 1958 में लॉन्च किए गए पहले अमेरिकी अंतरिक्ष उपग्रह एक्सप्लोरर 1 (नीचे चित्रित) ने बहुत महत्वपूर्ण डेटा प्रदान किया है। अमेरिकियों द्वारा पृथ्वी की सतह के ऊपर (लगभग 1000 किमी की ऊंचाई पर) किए गए एक जहाज पर प्रयोग के लिए धन्यवाद, एक विकिरण बेल्ट (आंतरिक) पाया गया। बाद में, लगभग 20,000 किमी की ऊंचाई पर, ऐसा दूसरा क्षेत्र खोजा गया। आंतरिक और बाहरी बेल्ट के बीच कोई स्पष्ट सीमा नहीं है - पहला धीरे-धीरे दूसरे में गुजरता है। रेडियोधर्मिता के ये दो क्षेत्र कणों के आवेश की मात्रा और उनकी संरचना में भिन्न हैं।
इन क्षेत्रों को वैन एलन बेल्ट के रूप में जाना जाने लगा। जेम्स वैन एलन एक भौतिक विज्ञानी हैं जिनके प्रयोग ने उनकी मदद कीखोज करना। वैज्ञानिकों ने पाया है कि इन पेटियों में सौर हवा और कॉस्मिक किरणों के आवेशित कण होते हैं, जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से आकर्षित होते हैं। उनमें से प्रत्येक हमारे ग्रह के चारों ओर एक टोरस बनाता है (एक आकार जो डोनट जैसा दिखता है)।
उस समय से लेकर अब तक अंतरिक्ष में कई प्रयोग किए जा चुके हैं। उन्होंने आरपीजेड की मुख्य विशेषताओं और गुणों का अध्ययन करना संभव बनाया। इतना ही नहीं हमारे ग्रह पर रेडिएशन बेल्ट हैं। वे अन्य खगोलीय पिंडों में भी पाए जाते हैं जिनमें एक वातावरण और एक चुंबकीय क्षेत्र होता है। वैन एलन रेडिएशन बेल्ट की खोज मंगल के पास यूएस इंटरप्लेनेटरी स्पेसक्राफ्ट की बदौलत हुई थी। इसके अलावा, अमेरिकियों ने इसे शनि और बृहस्पति के पास पाया।
द्विध्रुवीय चुंबकीय क्षेत्र
हमारे ग्रह में न केवल वैन एलन बेल्ट है, बल्कि एक द्विध्रुवीय चुंबकीय क्षेत्र भी है। यह एक दूसरे के अंदर स्थित चुंबकीय गोले का एक समूह है। इस खेत की संरचना गोभी या प्याज के सिर जैसा दिखता है। चुंबकीय खोल की कल्पना बल की चुंबकीय रेखाओं से बुनी गई एक बंद सतह के रूप में की जा सकती है। खोल द्विध्रुव के केंद्र के जितना करीब होता है, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत उतनी ही अधिक होती जाती है। इसके अतिरिक्त, आवेशित कण को बाहर से प्रवेश करने के लिए आवश्यक संवेग भी बढ़ जाता है।
तो, एनएच शेल में कण गति P है। उस स्थिति में जब कण का प्रारंभिक संवेग P से अधिक न हो, यह चुंबकीय क्षेत्र द्वारा परावर्तित होता है। कण फिर बाहरी अंतरिक्ष में लौट आता है। हालाँकि, ऐसा भी होता है कि यह Nth शेल पर समाप्त होता है। इस मामले मेंवह अब इसे छोड़ने में सक्षम नहीं है। फंसा हुआ कण तब तक फंसा रहेगा जब तक कि वह नष्ट नहीं हो जाता या अवशिष्ट वातावरण से टकराकर ऊर्जा खो देता है।
हमारे ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र में, एक ही खोल पृथ्वी की सतह से अलग-अलग दूरी पर अलग-अलग देशांतरों पर स्थित होता है। यह चुंबकीय क्षेत्र की धुरी और ग्रह के घूर्णन की धुरी के बीच बेमेल के कारण है। यह प्रभाव ब्राजीलियाई चुंबकीय विसंगति पर सबसे अच्छा देखा जाता है। इस क्षेत्र में, बल की चुंबकीय रेखाएं उतरती हैं, और उनके साथ घूमने वाले फंसे हुए कण 100 किमी से कम ऊंचाई के हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि वे पृथ्वी के वायुमंडल में मर जाएंगे।
आरपीजी संरचना
विकिरण पेटी के अंदर, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का वितरण समान नहीं होता है। पहला इसके भीतरी भाग में है, और दूसरा - बाहरी भाग में। इसलिए, अध्ययन के प्रारंभिक चरण में, वैज्ञानिकों का मानना था कि पृथ्वी के बाहरी (इलेक्ट्रॉनिक) और आंतरिक (प्रोटॉन) विकिरण बेल्ट थे। वर्तमान में, यह राय अब प्रासंगिक नहीं है।
वैन एलन बेल्ट को भरने वाले कणों के निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण तंत्र एल्बीडो न्यूट्रॉन का क्षय है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जब वातावरण ब्रह्मांडीय विकिरण के साथ संपर्क करता है तो न्यूट्रॉन बनते हैं। हमारे ग्रह (अल्बेडो न्यूट्रॉन) से दिशा में गतिमान इन कणों का प्रवाह बिना किसी बाधा के पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से होकर गुजरता है। हालांकि, वे अस्थिर हैं और आसानी से इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो में क्षय हो जाते हैं। रेडियोधर्मी एल्बीडो नाभिक, जिसमें उच्च ऊर्जा होती है, कैप्चर ज़ोन के अंदर क्षय हो जाता है।इस प्रकार वैन एलन बेल्ट पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से भर जाती है।
ईआरपी और चुंबकीय तूफान
जब मजबूत चुंबकीय तूफान शुरू होते हैं, तो ये कण न केवल तेज होते हैं, वे वैन एलन रेडियोधर्मी बेल्ट को छोड़ देते हैं, इससे बाहर निकल जाते हैं। तथ्य यह है कि यदि चुंबकीय क्षेत्र का विन्यास बदल जाता है, तो दर्पण बिंदु वातावरण में विसर्जित हो सकते हैं। इस मामले में, ऊर्जा खोने वाले कण (आयनीकरण हानि, प्रकीर्णन), अपने पिच कोण बदलते हैं और फिर जब वे मैग्नेटोस्फीयर की ऊपरी परतों तक पहुंचते हैं तो नष्ट हो जाते हैं।
आरपीजेड और नॉर्दर्न लाइट्स
वैन एलन विकिरण बेल्ट एक प्लाज्मा परत से घिरी हुई है, जो प्रोटॉन (आयनों) और इलेक्ट्रॉनों की एक फंसी हुई धारा है। उत्तरी (ध्रुवीय) रोशनी जैसी घटना के कारणों में से एक यह है कि कण प्लाज्मा परत से बाहर निकलते हैं, और आंशिक रूप से बाहरी ईआरपी से भी। ऑरोरा बोरेलिस वायुमंडलीय परमाणुओं का उत्सर्जन है, जो बेल्ट से गिरने वाले कणों के साथ टकराव के कारण उत्तेजित होते हैं।
आरपीजेड रिसर्च
विकिरण बेल्ट जैसी संरचनाओं के अध्ययन के लगभग सभी मौलिक परिणाम 1960 और 70 के दशक के आसपास प्राप्त किए गए थे। कक्षीय स्टेशनों, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष यान और नवीनतम वैज्ञानिक उपकरणों का उपयोग करते हुए हाल के अवलोकनों ने वैज्ञानिकों को बहुत महत्वपूर्ण नई जानकारी प्राप्त करने की अनुमति दी है। हमारे समय में पृथ्वी के चारों ओर वैन एलन बेल्ट का अध्ययन जारी है। आइए संक्षेप में इस क्षेत्र की सबसे महत्वपूर्ण उपलब्धियों के बारे में बात करते हैं।
Salyut-6 से प्राप्त डेटा
पिछली सदी के शुरुआती 80 के दशक में MEPhI के शोधकर्ताहमारे ग्रह के तत्काल आसपास के क्षेत्र में उच्च स्तर की ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की जांच की। ऐसा करने के लिए, उन्होंने उस उपकरण का उपयोग किया जो सैल्यूट -6 कक्षीय स्टेशन पर था। इसने वैज्ञानिकों को पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को बहुत प्रभावी ढंग से अलग करने की अनुमति दी, जिसकी ऊर्जा 40 MeV से अधिक है। स्टेशन की कक्षा (झुकाव 52°, ऊँचाई लगभग 350-400 किमी) मुख्य रूप से हमारे ग्रह के विकिरण पेटी के नीचे से गुजरी। हालाँकि, यह अभी भी ब्राजीलियाई चुंबकीय विसंगति में अपने आंतरिक भाग को छूता है। इस क्षेत्र को पार करते समय, उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों से युक्त स्थिर धाराएँ पाई गईं। इस प्रयोग से पहले, केवल इलेक्ट्रॉनों को ERP में दर्ज किया गया था, जिसकी ऊर्जा 5 MeV से अधिक नहीं थी।
"उल्का -3" श्रृंखला के कृत्रिम उपग्रहों से डेटा
एमईपीएचआई के शोधकर्ताओं ने उल्का-3 श्रृंखला के हमारे ग्रह के कृत्रिम उपग्रहों पर और माप किए, जिसमें गोलाकार कक्षाओं की ऊंचाई 800 और 1200 किमी थी। इस बार डिवाइस ने RPZ में बहुत गहराई से प्रवेश किया है। उन्होंने उन परिणामों की पुष्टि की जो पहले सैल्यूट-6 स्टेशन पर प्राप्त हुए थे। फिर शोधकर्ताओं ने मीर और सैल्यूट-7 स्टेशनों पर स्थापित चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके एक और महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त किया। यह साबित हो गया था कि पहले खोजे गए स्थिर बेल्ट में विशेष रूप से इलेक्ट्रॉन होते हैं (पॉज़िट्रॉन के बिना), जिसकी ऊर्जा बहुत अधिक (200 MeV तक) होती है।
CNO नाभिक के स्थिर पेटी की खोज
एसएनएनपी एमएसयू के शोधकर्ताओं के एक समूह ने 80 के दशक के अंत में और पिछली सदी के 90 के दशक की शुरुआत में एक प्रयोग किया जिसका उद्देश्य थानिकटतम बाह्य अंतरिक्ष में स्थित नाभिकों का अध्ययन। ये माप आनुपातिक कक्षों और परमाणु फोटोग्राफिक इमल्शन का उपयोग करके किए गए थे। उन्हें कॉसमॉस श्रृंखला के उपग्रहों पर किया गया था। वैज्ञानिकों ने बाहरी अंतरिक्ष के एक क्षेत्र में N, O और Ne नाभिक की धाराओं की उपस्थिति का पता लगाया है जिसमें एक कृत्रिम उपग्रह की कक्षा (52 ° का झुकाव, लगभग 400-500 किमी की ऊँचाई) ब्राजील की विसंगति को पार करती है।
जैसा कि विश्लेषण से पता चला, ये नाभिक, जिनकी ऊर्जा कई दसियों MeV/न्यूक्लियॉन तक पहुंच गई, वे गैलेक्टिक, अल्बेडो या सौर मूल के नहीं थे, क्योंकि वे इतनी ऊर्जा के साथ हमारे ग्रह के मैग्नेटोस्फीयर में गहराई से प्रवेश नहीं कर सकते थे। इसलिए वैज्ञानिकों ने चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कब्जा कर ली गई कॉस्मिक किरणों के विषम घटक की खोज की।
अंतरतारकीय पदार्थ में कम ऊर्जा वाले परमाणु हेलियोस्फीयर में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं। तब सूर्य की पराबैंगनी विकिरण उन्हें एक या दो बार आयनित करती है। परिणामी आवेशित कणों को सौर पवन मोर्चों द्वारा त्वरित किया जाता है, जो कई दसियों MeV/न्यूक्लियॉन तक पहुंच जाता है। फिर वे मैग्नेटोस्फीयर में प्रवेश करते हैं, जहां वे कब्जा कर लेते हैं और पूरी तरह से आयनित हो जाते हैं।
प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की क्वासिस्टेशनरी बेल्ट
22 मार्च, 1991 को सूर्य पर एक शक्तिशाली ज्वाला उत्पन्न हुई, जिसके साथ सौर पदार्थ का एक विशाल द्रव्यमान बाहर निकल गया। यह 24 मार्च तक मैग्नेटोस्फीयर में पहुंच गया और अपने बाहरी क्षेत्र को बदल दिया। सौर हवा के कण, जिनमें उच्च ऊर्जा थी, मैग्नेटोस्फीयर में फट गए। वे उस क्षेत्र में पहुँचे जहाँ अमेरिकी उपग्रह CRESS स्थित था। उस पर स्थापितउपकरणों ने प्रोटॉन में तेज वृद्धि दर्ज की, जिनकी ऊर्जा 20 से 110 MeV, साथ ही शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनों (लगभग 15 MeV) के बीच थी। इसने एक नए बेल्ट के उद्भव का संकेत दिया। सबसे पहले, अर्ध-स्थिर बेल्ट को कई अंतरिक्ष यान पर देखा गया था। हालाँकि, केवल मीर स्टेशन पर इसका पूरे जीवनकाल में अध्ययन किया गया था, जो लगभग दो वर्ष है।
वैसे, पिछली शताब्दी के 60 के दशक में, इस तथ्य के परिणामस्वरूप कि अंतरिक्ष में परमाणु उपकरण फट गए, एक अर्ध-स्थिर बेल्ट दिखाई दिया, जिसमें कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन शामिल थे। यह लगभग 10 साल तक चला। विखंडन के रेडियोधर्मी टुकड़े सड़ गए, जो आवेशित कणों का स्रोत था।
चाँद पर कोई आरपीजी है
हमारे ग्रह के उपग्रह में वैन एलन विकिरण बेल्ट का अभाव है। इसके अलावा, इसमें एक सुरक्षात्मक वातावरण नहीं है। चंद्रमा की सतह सौर हवाओं के संपर्क में है। एक मजबूत सौर भड़कना, अगर यह चंद्र अभियान के दौरान हुआ, तो अंतरिक्ष यात्री और कैप्सूल दोनों को भस्म कर देगा, क्योंकि विकिरण की एक विशाल धारा निकल जाएगी, जो घातक है।
क्या कॉस्मिक रेडिएशन से खुद को बचाना संभव है
यह सवाल कई सालों से वैज्ञानिकों के लिए दिलचस्पी का विषय रहा है। छोटी खुराक में, विकिरण, जैसा कि आप जानते हैं, हमारे स्वास्थ्य पर व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं डालता है। हालाँकि, यह तभी सुरक्षित है जब यह एक निश्चित सीमा से अधिक न हो। क्या आप जानते हैं कि हमारे ग्रह की सतह पर वैन एलन बेल्ट के बाहर विकिरण का स्तर क्या है? आमतौर पर रेडॉन और थोरियम कणों की सामग्री 100 Bq प्रति 1 m3 से अधिक नहीं होती है। RPZ के अंदरये आंकड़े बहुत अधिक हैं।
बेशक वैन एलन लैंड की रेडिएशन पेटियां इंसानों के लिए बेहद खतरनाक हैं। कई शोधकर्ताओं द्वारा शरीर पर उनके प्रभाव का अध्ययन किया गया है। 1963 में सोवियत वैज्ञानिकों ने एक प्रसिद्ध ब्रिटिश खगोलशास्त्री बर्नार्ड लोवेल को बताया कि उन्हें अंतरिक्ष में विकिरण के संपर्क से किसी व्यक्ति की रक्षा करने का कोई साधन नहीं पता था। इसका मतलब यह था कि सोवियत उपकरणों की मोटी दीवार वाले गोले भी इसका सामना नहीं कर सकते थे। अमेरिकी कैप्सूल में इस्तेमाल होने वाली सबसे पतली धातु, लगभग पन्नी की तरह, अंतरिक्ष यात्रियों की रक्षा कैसे करती है?
नासा के मुताबिक, इसने अंतरिक्ष यात्रियों को चांद पर तभी भेजा जब किसी भड़कने की उम्मीद नहीं थी, जिसकी भविष्यवाणी संगठन कर सकता है। इसने विकिरण के खतरे को कम से कम करना संभव बना दिया। हालांकि, अन्य विशेषज्ञों का तर्क है कि कोई केवल मोटे तौर पर बड़े उत्सर्जन की तारीख का अनुमान लगा सकता है।
द वैन एलन बेल्ट और चंद्रमा की उड़ान
लियोनोव, एक सोवियत अंतरिक्ष यात्री, फिर भी 1966 में बाहरी अंतरिक्ष में चला गया। हालांकि, उन्होंने सुपर-हैवी लीड सूट पहना हुआ था। और 3 साल बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका के अंतरिक्ष यात्री चंद्र सतह पर कूद रहे थे, और स्पष्ट रूप से भारी स्पेससूट में नहीं। शायद, पिछले कुछ वर्षों में, नासा के विशेषज्ञ एक अल्ट्रा-लाइट सामग्री की खोज करने में कामयाब रहे हैं जो अंतरिक्ष यात्रियों को विकिरण से मज़बूती से बचाती है? चांद की उड़ान अभी भी कई सवाल उठाती है। उन लोगों के मुख्य तर्कों में से एक जो मानते हैं कि अमेरिकी इस पर नहीं उतरे हैं, वह है विकिरण बेल्ट का अस्तित्व।
