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क्या सभी ग्रहों में वैन एलन विकिरण बेल्ट है?

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पृथ्वी में वैन एलन विकिरण बेल्ट हैं। अन्य किन ग्रहों में एक है? क्या यह निर्धारित किया जा सकता है कि अन्य सौर मंडल में दूर के ग्रहों में एक है?


मंगल के पास किसी भी ताकत का चुंबकीय क्षेत्र नहीं है और इसलिए वैन एलन बेल्ट नहीं है (और यह ग्रह के संभावित मानव अन्वेषण के लिए एक गंभीर समस्या है)। इसी तरह, न तो शुक्र और न ही बुध (न ही चंद्रमा, जो यकीनन पृथ्वी के साथ दो-ग्रह प्रणाली का हिस्सा है) के पास वैन एलन बेल्ट है।

हालांकि, गैसीय दिग्गजों में विकिरण बेल्ट होते हैं जो पृथ्वी के वैन एलन बेल्ट के समान होते हैं।

दूर के एक्सोप्लैनेट पर औरोरा को खोलना एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का संकेत होगा और इस प्रकार विकिरण बेल्ट की संभावना का संकेत होगा। मुझे इस बात की जानकारी नहीं है कि इस तरह के औरोरा का पता लगाया गया है लेकिन दूर के अरोरा को एक भूरे रंग के बौने के आसपास देखा गया है - एक ग्रह से कुछ हद तक एक सबस्टेलर वस्तु (देखें http://www.theguardian.com/science/2015/jul/29/astronomers -खोज-औरोरा-ए-मिलियन-बार-उज्ज्वल-से-उत्तरी-रोशनी)।

वैकल्पिक रूप से, ग्रहों के विकिरण बेल्ट में फंसे उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों से रेडियो उत्सर्जन का पता लगाया जा सकता है - इस तरह लगभग 60 साल पहले बृहस्पति के विकिरण बेल्ट की खोज की गई थी। ऐसा लगता है कि ऐसे विकिरण का पता लगाने के लिए काम चल रहा है: https://skaoffice.atlassian.net/wiki/download/attachments/22183971/PoS-exopla-AASKA14.pdf?version=1&modificationDate=1403003959989&api=v2


जी हां, इस ताजा खबर के अनुसार भूरे रंग के बौने एलएसआर जे१८३५+३२५९ पर एक उरोरा पाया गया है जो यहां से १८½ प्रकाश वर्ष दूर है। मुझे लगता है कि एक अरोरा जो पृथ्वी पर मौजूद लोगों की तुलना में एक लाख गुना अधिक शक्तिशाली है, किसी प्रकार के वैन एलन बेल्ट के साथ आता है, लेकिन वास्तविक खगोलविदों के पास शायद अधिक कल्पना है। एक एम वर्ग भूरा बौना शायद सामान्य "ग्रह" नहीं है, लेकिन यह सूर्य की तुलना में बृहस्पति की तरह अधिक है। (सभी ग्रहों के पास निश्चित रूप से यह नहीं है, शीर्षक भ्रमित करने वाला है)।


टिप्पणियाँ

" ये एक प्रतिध्वनि के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को बढ़ाते हैं जैसे किसी को रोमांचकारी ऊंचाइयों तक पहुंचने के लिए बार-बार एक झूले पर धकेलना। " तकनीकी प्राप्त करने के लिए नहीं, लेकिन यह एक साइक्लोट्रॉन त्वरक की तरह लगता है: आयनों को एक सर्कल रेडियो में जाने के लिए चुंबकीय क्षेत्र (पृथ्वी) लहरें (सौर हवा में) उन्हें तेज करने के लिए।

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कण त्वरण, और चुंबकीय क्षेत्र के बारे में बस एक यादृच्छिक विचार।
यदि सूर्य वीएलएफ या शायद ईएलएफ तरंगों का उपयोग करके कणों को तेज कर रहा है, तो वे (कण) अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर रहे होंगे।
क्या यह संभव है कि एक प्रकार की प्रेरण प्रक्रिया में, वे क्षेत्र पृथ्वी के अपने चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता को बढ़ा सकते हैं, ऊर्जा को पृथ्वी के मूल में चला सकते हैं, तरल बाहरी कोर की गति को तेज कर सकते हैं, एक सकारात्मक प्रतिक्रिया पाश में?
ताकि रेडियोधर्मी क्षय और अभिवृद्धि से अवशिष्ट गर्मी के बजाय, यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो धीरे-धीरे पृथ्वी के केंद्र के तापमान को बढ़ा सकती है। आखिरकार, इस पर काम करने के लिए 4.5 अरब साल हो गए हैं। यही कारण है कि प्लेट टेक्टोनिक्स पृथ्वी पर संचालित होते हैं, न कि अन्य स्थलीय ग्रहों पर। (और शायद क्यों बृहस्पति अंदर से इतनी गर्मी पैदा करता है)
गणित करने के लिए कोई भौतिकी के लोग हैं? क्या यह सच होने के लिए सिर्फ पागल है? क्या हमें अधिक डेटा प्राप्त करने के लिए नई अंतरिक्ष जांच की आवश्यकता है? अगर आंकड़े काम करते हैं, तो मैं खुशी-खुशी आपके साथ नोबेल पुरस्कार साझा करूंगा।

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दिलचस्प अनुमान श्री सेर्निक। मेरे पास भी कुछ "यादृच्छिक विचार" हैं जो पृथ्वी के बाहरी कोर को पिघलाने में मदद कर सकते हैं, जो इस ग्रह पर दीर्घकालिक आवास (या, कम से कम, आरामदायक आवास) के रखरखाव में एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है। यदि पृथ्वी के आंतरिक भाग को मजबूत करना होता तो वैन एलन बेल्ट गायब हो जाते, जिससे सौर हवा और विकिरण पृथ्वी के वायुमंडल को नष्ट कर देते। और पहाड़ के निर्माण के बिना टेक्टोनिक्स और ज्वालामुखी हवा और पानी अंततः सभी भूमि को समुद्र के स्तर तक भी नष्ट कर देंगे। इसलिए लंबी दौड़ के लिए बहुत कुछ चीजों को नीचे की ओर बहने पर निर्भर करता है। फ्रैंक, आप बस कुछ पर हो सकते हैं। ध्यान दें, जिस तरह सूर्य के मुख्य अनुक्रम का जीवनकाल लगभग 10 अरब वर्ष माना जाता है, यह अवधि यूरेनियम के मुख्य समस्थानिक का आधा जीवन भी होता है, जिसके क्षय को पृथ्वी के निरंतर जारी रहने का सिद्धांत स्रोत माना जाता है आंतरिक ताप। लेकिन समय के साथ चीजों को अच्छा और पिघला हुआ रखने के लिए रेडियोधर्मिता कम होती जाती है। प्रसिद्ध लापता सौर न्यूट्रिनो समस्या को हल करने से पहले मैंने "यादृच्छिक रूप से सोचा था" कि सौर न्यूट्रिनो का एक छोटा सा अंश कोर से कोर (सूर्य से पृथ्वी तक) ऊर्जा हस्तांतरण तंत्र के रूप में काम कर सकता है। लेकिन मेरा वह विचार अब व्यवहार्य नहीं लगता, यहाँ तक कि मुझे भी। इसलिए मैं आपके सुझाव का बहुत गर्मजोशी से स्वागत करता हूं। अछा सुझाव। देखते हैं कि यह फ्रैंक को पकड़ता है या नहीं। लेकिन मुझे लगता है कि नोबेल अर्जित करने के लिए आपको गणित करने की आवश्यकता होगी।


इलेक्ट्रॉनिक सामग्री और उपकरणों में विकिरण प्रभाव

IX.F सिस्टम इंजीनियरिंग

कुछ अवसरों पर, इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित मशीनों को विकिरण वातावरण में काम करना पड़ता है। प्रमुख उदाहरण मानव रहित उपग्रह हैं, जिन्हें अक्सर पृथ्वी के चारों ओर मौजूद फंसे विकिरण बेल्ट में काम करना पड़ता है। भूस्थैतिक संचार उपग्रहों में इलेक्ट्रॉनिक्स कई वर्षों तक चलने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, और आंतरिक खुराक 10 क्रैड/वर्ष के क्षेत्र में हैं। अन्य उदाहरण सैन्य वाहन हैं, जो परमाणु विस्फोटों के संपर्क में आ सकते हैं, परमाणु रिएक्टर सुविधा में संचालित उपकरण और फ्यूजन रिएक्टर में नियंत्रण और शीतलन प्रणाली। जीवित रहने के लिए उपकरण डिजाइन करने का कार्य सिस्टम इंजीनियरिंग में एक समस्या है। आकार, वजन, लागत आदि पर सामान्य बाधाओं को देखते हुए, सिस्टम को अनुकूलित करना होगा। डिजाइनर को विकिरण के प्रभाव को कम करने के लिए उपलब्ध विधियों के बीच संतुलन हासिल करना चाहिए। इनमें (1) सहिष्णुता बढ़ाने के लिए सर्किट डिजाइन बदलना, (2) परिरक्षण जोड़ना, (3) कम संवेदनशील घटकों की खरीद, और (4) वैकल्पिक यांत्रिक लेआउट बनाना शामिल है। सिस्टम दृष्टिकोण के विकास में विकिरण भौतिकी का उपयोग किया जाता है। विकिरण भौतिकी का पहला योगदान इलेक्ट्रॉनिक या ऑप्टिकल घटकों के क्षरण या अन्य प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी करना है जो अधिकांश नुकसान उठाते हैं। इसमें सॉलिड-स्टेट फिजिक्स शामिल है। गणना सर्किट के प्रत्येक घटक की व्यक्तिगत प्रतिक्रिया से की जानी चाहिए, और फिर इनके संयुक्त प्रभाव की गणना की जानी चाहिए। इसमें इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग शामिल है। इसके अलावा, जहां आवश्यक हो वहां प्रतिक्रियाओं को कम करने के तरीकों में ठोस-राज्य भौतिकी, इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल इंजीनियरिंग, और व्यापक सिस्टम इंजीनियरिंग शामिल हो सकते हैं। अंत में, उठाए गए विभिन्न कदमों के गुणों की तुलना करने के लिए एक विधि विकसित की जाती है।


नासा ने चंद्रमा पर अपोलो ११ को उतारने के लिए पृथ्वी के विकिरण बेल्ट के आसपास कैसे काम किया

इस वर्ष, 2019, मानवता की अब तक की सबसे अविश्वसनीय उपलब्धियों में से एक की ५०वीं वर्षगांठ मनाता है: शारीरिक रूप से चंद्रमा पर पहुंचने वाले लोगों की। 20 जुलाई, 1969 को, अपोलो 11 प्राकृतिक उपग्रह पर उतरा और चंद्रमा की सतह, पृथ्वी, अंतरिक्ष और सतह पर काम करने वाले अंतरिक्ष यात्रियों का लाइव दृश्य प्रसारित किया।

फिर भी, इन दिनों संदेह है कि मनुष्यों ने वास्तव में यह उपलब्धि हासिल की है। उदाहरण के लिए, 23 अगस्त, 2018 को Quora पर निम्नलिखित प्रश्न दिखाई दिए: “वान एलन बेल्ट का अस्तित्व कब होगा और आज की प्रौद्योगिकी बल NASA द्वारा इसके कठोर विकिरण को भेदने में हमारी असमर्थता, यह स्वीकार करने के लिए कि चंद्रमा की लैंडिंग नकली है?& #8221

पृथ्वी के चारों ओर क्या है?

कुछ लोगों का मानना ​​है कि वैन एलन विकिरण बेल्ट के अस्तित्व के कारण हम कभी चंद्रमा पर नहीं गए। विचार यह है कि बाहरी अंतरिक्ष में जाने वाले किसी भी अंतरिक्ष यात्री को इन बेल्टों से गुजरना पड़ता है और ऐसा करने पर, उन्हें विकिरण की घातक खुराक प्राप्त होगी।

ये पेटियां पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय जाल की तरह काम करने का परिणाम हैं - या एक त्वरक - सौर (ज्यादातर) हवा के कणों को सीमित करते हैं, और कभी-कभी उन्हें बेल्ट के भीतर अपनी कक्षाओं में लगभग प्रकाश की गति तक तेज कर देते हैं।

ये बेल्ट दो नेस्टेड डोनट्स के आकार की होती हैं। उनके आकार सौर गतिविधि के आधार पर बदलते हैं और कभी-कभी, हम उन्हें कैसे मॉडल करते हैं। विभिन्न स्रोतों के अनुसार भीतरी पट्टी 600-1,600 किमी की ऊंचाई से शुरू होती है और 9,600-13,000 किमी तक फैली हुई है। बाहरी बेल्ट की सीमा समान रूप से भिन्न होती है: 13,500-19, 000 किमी से लेकर लगभग 40,000 किमी तक।

इन पेटियों के बीच एक गैप होता है जिसे स्लॉट क्षेत्र कहते हैं, जो आमतौर पर ऊर्जावान कणों से रहित होता है। कभी-कभी, इस क्षेत्र में एक तिहाई क्षणिक दिखाई देता है। जियोसिंक्रोनस संचार उपग्रह बाहरी विकिरण बेल्ट के बाहरी किनारे के अंदर कक्षा में हैं, और निम्न-पृथ्वी कक्षा (एलईओ), जहां अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन और हबल स्पेस टेलीस्कोप हैं, आंतरिक बेल्ट के अंदरूनी किनारे के ठीक नीचे हैं।

विकिरण पेटियाँ पृथ्वी के चारों ओर एकमात्र संरचना नहीं हैं। लगभग १,००० किमी से शुरू होकर, आंतरिक विकिरण बेल्ट के बहुत किनारे पर, और आंशिक रूप से बाहरी बेल्ट में धकेलते हुए, आवेशित कणों का एक बादल होता है जिसे प्लास्मास्फीयर कहा जाता है। यह सुरक्षा की एक और परत है जो पृथ्वी के पास अंतरिक्ष विकिरण से है। बाहरी बेल्ट में लगभग लाइटस्पीड पर इलेक्ट्रॉन पृथ्वी के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के साथ पार्श्व में चलते हैं, जिसे प्लास्मास्फेरिक हिस कहा जाता है - जो कि बहुत कम आवृत्ति (वीएलएफ) विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं - उन्हें पृथ्वी के करीब जाने से रोकता है। यह वीएलएफ फुफकार का परिणाम वायुमंडलीय बिजली से और दूसरे भाग में पनडुब्बियों के साथ संचार करने वाले जमीन-आधारित ट्रांसमीटरों से होता है (चित्र 1)।

चित्र 1: अपोलो 16 . द्वारा चंद्रमा से ली गई दूर-पराबैंगनी में पृथ्वी का प्लाज्मास्फीयर

बाहरी बेल्ट में इलेक्ट्रॉन स्लॉट क्षेत्र में तभी जा सकते हैं जब सूर्य एक मजबूत सौर तूफान या कोरोनल मास इजेक्शन उत्पन्न करता है। जब वे ऐसा करते हैं, तो तीसरा बेल्ट दिखाई देता है।

इन बेल्टों की खोज कैसे हुई इसकी कहानी अधिक नहीं तो उतनी ही दिलचस्प है।

1950 के दशक में, जब अंतरिक्ष अन्वेषण के विचार जोर पकड़ रहे थे, किसी को नहीं पता था कि पृथ्वी के आसपास के अंतरिक्ष के हिस्से का वातावरण - यानी अंतरिक्ष के पास - कैसा था। कई लोगों का मानना ​​था कि यह क्षेत्र ज्यादातर एक निर्वात है। हालांकि, वैज्ञानिकों को अंतरिक्ष से पृथ्वी के वायुमंडल में आने वाली ब्रह्मांडीय किरणों के बारे में पहले से ही पता था, जिसका उन्होंने जमीन और गुब्बारे आधारित उपकरणों के साथ अध्ययन किया था, और रॉकेट और रॉकून (उच्च ऊंचाई पर गुब्बारों से प्रक्षेपित रॉकेट) से।

१९५० के दशक में अमेरिका में, अपर एटमॉस्फियर रॉकेट रिसर्च पैनल के तत्कालीन अध्यक्ष, जेम्स ए. वैन एलन ने सैकड़ों रॉकून लॉन्च किए। वह चुंबकीय ध्रुवों के पास उच्च ऊंचाई वाले क्षेत्रों की जांच कर रहा था। १९५३ में, उन्होंने पता लगाया कि वे क्या कहते हैं ‘सॉफ्ट’ विकिरण - विकिरण जो आवेशित कणों और एक्स-रे फोटॉनों का मिश्रण हो सकता है, इसलिए कहा जाता है क्योंकि यह वातावरण में आसानी से अवशोषित हो जाता है - 60 किमी से ऊपर के औरोरल क्षेत्रों में।

� के अभियान ने एक उल्लेखनीय नई खोज की, अर्थात् इलेक्ट्रॉनों का पहला प्रत्यक्ष पता लगाना, जो हमने अनुमान लगाया था, औरोरल ल्यूमिनोसिटी के उत्पादन के लिए प्राथमिक थे, ” वैन एलन ने लिखा। फिर, 1957-1958 के अंतर्राष्ट्रीय भूभौतिकीय वर्ष (IGY) की घोषणा की गई, और 4 अक्टूबर, 1957 को सोवियत संघ ने पहला कृत्रिम उपग्रह लॉन्च किया, कृत्रिम उपग्रह 1. इसने पहली बार दिखाया कि कक्षीय स्थान सुरक्षित है - कम से कम उल्कापिंडों से - उपग्रहों के लिए।

मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में सर्गेई वर्नोव के नेतृत्व में सोवियत वैज्ञानिक अमेरिकियों से बहुत पीछे नहीं थे। कई वर्षों तक, द्वितीय विश्व युद्ध से पहले भी, वे जमीन से और गुब्बारों से ब्रह्मांडीय किरणों का अध्ययन कर रहे थे, और यहां तक ​​कि वर्नर वॉन ब्रौन द्वारा डिजाइन किए गए जर्मन रॉकेट का भी उपयोग कर रहे थे। 1956 में, वर्नोव और उनके कर्मचारियों ने अंतरिक्ष में कॉस्मिक-रे मापन के लिए अपने उपकरण तैयार किए, जो उड़ान भरने के लिए तैयार थे कृत्रिम उपग्रह 1. हालांकि, सोवियत वैज्ञानिकों की नजर से भी, प्रक्षेपण गोपनीयता में डूबा हुआ था।

3 नवंबर, 1957 को, सोवियत संघ ने एक अधिक परिष्कृत अंतरिक्ष यान लॉन्च किया, जिसे कहा जाता है कृत्रिम उपग्रह 2, जिसमें वास्तव में कॉस्मिक किरणों की ऊर्जा को मापने के लिए उपकरण थे। दो केएस-5 काउंटर (कोस्मिचेस्की स्कीचिको रूसी में) में SI-17 गैस डिस्चार्ज ट्यूब शामिल हैं, जो आमतौर पर ब्रह्मांडीय किरणों के उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे के अध्ययन में उपयोग की जाती हैं। कृत्रिम उपग्रह 2 को 225 किमी की उपभू, 1,671 किमी के अपभू और 103.75 मिनट की अवधि के साथ एक अण्डाकार कक्षा में लॉन्च किया गया था। इसने मिशन डेटा के कई सेटों को डाउनलिंक किया: सौर एक्स-रे डेटा, कॉस्मिक-रे काउंट्स, डॉग लाइका पर बायोमेट्रिक डेटा और तापमान रीडिंग।

हालांकि, एक्स-रे टीम ने सोचा कि उनका प्रयोग विफल हो गया है क्योंकि फोटोमल्टीप्लायर ट्यूबों को अंतरिक्ष में किसी भी तरह से स्वतंत्र रूप से तीव्र विकिरण से संतृप्त किया गया था। उन्होंने केवल पूर्वव्यापी में महसूस किया कि ये विकिरण बेल्ट के प्रभाव थे। 3 और 9 नवंबर, 1957 के बीच प्राप्त KS-5 डेटा अच्छी गुणवत्ता का था। विकिरण की वृद्धि 7 नवंबर को दर्ज की गई थी, जब उपग्रह सोवियत क्षेत्र पर लगभग +60 ° अक्षांश पर था (चित्र 2)।

चित्र 2: डेटा कृत्रिम उपग्रह 2 नवंबर 7, 1957 को। बढ़ी हुई गिनती दर यूएसएसआर के उत्तरी अक्षांशों पर दर्ज की गई थी। फोटो: लोगाचेव 2017

यह एक कमजोर सौर चमक के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था जिसे वर्नोव ने मई 1958 में रूसी में और फ्लक्स वृद्धि के स्रोत की व्याख्या किए बिना रिपोर्ट किया था। उपग्रह ने वास्तव में अंतरिक्ष विकिरण का पता लगाया था, और बेल्ट को वर्नोव बेल्ट कहा जा सकता था यदि उस समय शीत युद्ध के व्यामोह के लिए नहीं।

टेलीमेट्री से कृत्रिम उपग्रह 2 केवल प्रादेशिक यूएसएसआर पर प्राप्त किया जा सकता था, और अंतरिक्ष यान में कोई रिकॉर्डिंग डिवाइस नहीं था। कक्षा का अपभू (1,671 किमी पर) दक्षिण ध्रुवीय क्षेत्र में हुआ, जहां यह विकिरण बेल्ट में घुस गया, लेकिन वह डेटा सोवियत स्टेशनों द्वारा प्राप्त नहीं किया गया था। ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिक हैरी मेसेल ने रिकॉर्ड किया कृत्रिम उपग्रह 2 डेटा जब यह ऑस्ट्रेलिया के ऊपर से गुजरा, लेकिन सोवियत ने दुभाषिया कोड साझा करने से इनकार कर दिया जब उसने उनसे पूछा। और जब सोवियत ने मेसर से डेटा मांगा, तो उसने मना कर दिया।

वैन एलेन के समकालीन फ्रेड सिंगर के रूप में, अलबामा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर में अंतरिक्ष विज्ञान प्रयोगशाला के निदेशक एलेक्स ड्रेसलर (परिशिष्ट 1 देखें) को एक पत्र में व्यक्त किया, “जब उन्होंने अंततः प्रति के लिए कहा रिकॉर्ड किए गए डेटा में से, उसने उन्हें नरक में जाने के लिए कहा (जैसा कि केवल हैरी मेसेल ही कर सकता था)।”

अमेरिका ने अपना पहला उपग्रह प्रक्षेपित किया, एक्सप्लोरर 1, 31 जनवरी, 1958 को, विकिरण को मापने के लिए उपकरणों के साथ। लेकिन कॉस्मिक रे डिटेक्टर ने उन हिस्सों में कोई विकिरण दर्ज नहीं किया जहां वैन एलन ने सोचा था कि यह उच्च होना चाहिए, इसलिए उन्हें लगा कि उपकरण वास्तव में पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में फंसे कणों से संतृप्त थे। उन्होंने मई 1958 में IGY व्याख्यान में इसकी सूचना दी, जिसमें कणों को ऑरोरल मूल का बताया गया था जो किसी तरह भूमध्यरेखीय क्षेत्र में लीक हो गए थे।

दो महीने पहले मार्च 1958 तक, एक्सप्लोरर 3 ने पुष्टि की थी एक्सप्लोरर 1’s डेटा, लेकिन केवल कृत्रिम उपग्रह 3 इन कणों की प्रकृति को निर्धारित करने में सक्षम था। ऐसा इसलिए था क्योंकि इसमें एक जगमगाता हुआ काउंटर भी था - एक 40 × 40 मिमी सोडियम आयोडाइड क्रिस्टल जिसे थैलियम के साथ डोप किया गया था। इसने वैज्ञानिकों को यह निर्धारित करने की अनुमति दी कि ध्रुवीय क्षेत्रों में पंजीकृत कण के प्रोटॉन थे

100 Mev ऊर्जा जबकि भूमध्यरेखीय क्षेत्रों में ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन थे

एक्सप्लोरर 4 ने बाद में दो अलग-अलग बेल्टों के अस्तित्व की पुष्टि की, यह पता चला कि स्पुतनिक 2 और 3 ने बाहरी बेल्ट की खोज की थी - जिसे निकट-ध्रुवीय बेल्ट भी कहा जाता है - जबकि खोजकर्ता विभिन्न प्रक्षेपण अक्षांशों के कारण, आंतरिक बेल्ट - भूमध्यरेखीय बेल्ट का अवलोकन किया।

चित्र 3: के विभिन्न प्रक्षेपण अक्षांश कृत्रिम उपग्रह 2 और एक्सप्लोरर 3

अपोलो 11’s ट्रांस-लूनर इंजेक्शन

यह स्थापित करने के बाद कि विकिरण बेल्ट में बहुत अधिक ऊर्जावान कण होते हैं - प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन - वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि उन्होंने अंतरिक्ष में मनुष्यों और उपग्रहों के लिए एक समस्या प्रस्तुत की है। स्पष्ट समाधान कक्षाओं को आंतरिक बेल्ट के नीचे तक सीमित करना था, जो पृथ्वी की सतह से लगभग ६०० किमी ऊपर शुरू होता है। उदाहरण के लिए, यूरी गगारिन द्वारा पहली मानव उड़ान की अधिकतम ऊंचाई 327 किमी थी।

चंद्रमा के संभावित मिशन पर वैन एलन बेल्ट से निपटने के लिए पहली सिफारिशें 1960 की गर्मियों में नासा स्पेस टास्क ग्रुप की बैठक में आई थीं। वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि मध्यम मात्रा में सुरक्षा बाहरी वैन एलन बेल्ट कणों से एक दल को ढाल सकती है। 1962 में, वैन एलन - यह मानते हुए कि आंतरिक बेल्ट के प्रोटॉन मानव अंतरिक्ष यान मिशनों को गंभीर रूप से खतरे में डाल सकते हैं - ने बाहरी बेल्ट के पास एक परमाणु बम बंद करके उन्हें दूर करने का सुझाव दिया। तब कणों में पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से बचने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा होगी।

अमेरिकियों ने 1960 के दशक में ऑपरेशन डोमिनिक नामक परमाणु परीक्षणों की एक श्रृंखला आयोजित की। इसमें वायुमंडलीय परीक्षणों का एक समूह शामिल था जिसे फिशबोएल इवेंट कहा जाता है, जिसे यह समझने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि परमाणु युद्ध की स्थिति में परमाणु हथियार का मलबा पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ कैसे संपर्क करेगा। फिशबोएल की उच्चतम घटनाओं को स्टारफिश प्राइम कहा जाता था - 1.4-मेगाटन परमाणु बम 9 जुलाई, 1962 को 400 किमी पर विस्फोट किया गया था। हालांकि, आंतरिक वैन एलन बेल्ट को साफ करने के बजाय, इसने वास्तव में इसमें अधिक विकिरण जोड़ा। उसी वर्ष सोवियत परीक्षणों ने आंतरिक बेल्ट की तीव्रता को दस लाख गुना बढ़ा दिया, और पहले से मौजूद कई उपग्रहों को भी नष्ट कर दिया।

उनमें से एक था टेलस्टार 1, जिसे स्टारफिश प्राइम के ठीक एक दिन बाद लॉन्च किया गया था। इसने पहले टीवी चित्रों, फैक्स छवियों और पहली बार ट्रान्साटलांटिक टीवी फ़ीड्स को रिले किया। अक्टूबर तक, सोवियत परीक्षण से बढ़ा हुआ विकिरण जल गया था टेलस्टार‘ ट्रांजिस्टर और 1963 में यह सेवा से बाहर हो गया।

निचले वैन एलन बेल्ट में इंजेक्ट किए गए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों ने केवल 1969 तक अपनी परीक्षण के बाद की चोटी की तीव्रता के एक-बारहवें हिस्से तक क्षय कर दिया था।

एक उल्लेखनीय पत्र जिसमें जेम्स वैन एलन ने पुष्टि की है कि “ का दावा है कि अपोलो मिशन के दौरान विकिरण जोखिम अंतरिक्ष यात्रियों के लिए घातक होगा, इस तरह की बकवास का केवल एक उदाहरण है।

जब नासा ने अपना चंद्र अंतरिक्ष उड़ान कार्यक्रम शुरू किया, तो उसके वैज्ञानिक पहले से ही बेल्ट और उनके स्थानिक और ऊर्जा वितरण के बारे में जानते थे। ऊर्जा के अनुरूप: लगभग 1 MeV से नीचे के इलेक्ट्रॉनों के खतरनाक होने की संभावना नहीं थी, जैसा कि 10 MeV से नीचे के प्रोटॉन थे। उदाहरण के लिए, 3 MeV की ऊर्जा वाला एक प्रोटॉन लगभग 6 मिमी एल्यूमीनियम (एक विशिष्ट अंतरिक्ष यान सामग्री) में प्रवेश कर सकता है जबकि 100 MeV में से एक 40 मिमी तक प्रवेश कर सकता है। इसलिए इंजीनियरों ने परिरक्षण का फैशन बनाया जिसमें एक अंतरिक्ष यान पतवार और दीवारों को अस्तर करने वाले सभी उपकरण शामिल थे।

इसके अलावा, ध्रुवों के ऊपर बेल्ट की अनुपस्थिति को जानने के बाद, आंतरिक बेल्ट के निचले किनारे की ऊंचाई होती है

600 किमी (एलईओ से काफी ऊपर) और दक्षिण अटलांटिक विसंगति का स्थान, जहां खुराक 210 किमी की ऊंचाई पर 40 mrads/दिन के उच्च स्तर पर है, ने नासा को अपोलो ट्रांसलूनर इंजेक्शन (टीएलआई) कक्षा को इस तरह से डिजाइन करने की अनुमति दी कि अंतरिक्ष यान बेल्ट के सबसे खतरनाक हिस्सों से बच जाएगा।

अपोलो ११ ने आंतरिक बेल्ट को बायपास किया और केवल बाहरी बेल्ट के कमजोर हिस्से से होकर गुजरा (चित्र ४)। नासा के ’s ‘द अपोलो स्पेसक्राफ्ट: ए क्रोनोलॉजी’ के अनुसार, उच्च ऊंचाई वाले परमाणु परीक्षणों का अपोलो की कक्षाओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता था, लेकिन नासा के वैज्ञानिकों ने विकिरण-संरक्षण योजना में इस संभावना के लिए जिम्मेदार ठहराया था।

चित्र 4 : यह आंकड़ा पेटियों के माध्यम से पथ के केवल अंतिम चरण को दर्शाता है। लाल निशान अपोलो 11 उड़ान के 10 मिनट के अंतराल में समय का संकेत देते हैं। पृथ्वी के पास पहला लाल बिंदु TLI का बिंदु है। फोटो: अपोलो 11’s ट्रांसलूनर ट्रैजेक्टरी

कई कारकों ने न्यूनतम जोखिम प्रक्षेपवक्र के पक्ष में काम किया। हम सभी जानते हैं कि पृथ्वी की धुरी वृत्ताकार तल के सापेक्ष २३.५° झुकी हुई है। 1969 में, चुंबकीय उत्तरी ध्रुव भौगोलिक उत्तरी ध्रुव से 11.4° विस्थापित हो गया था। इसलिए १९६९ में, वैन एलन विकिरण बेल्ट का अधिकतम झुकाव ३४.९° (२३.५° + ११.४°) हो सकता था, जो कि एक्लिप्टिक (चित्र ५) के संबंध में था।

चित्र 5: एक्लिप्टिक (लाल रेखा) के अधिकतम झुकाव पर विकिरण बेल्ट के योजनाबद्ध। नीली रेखा भू-चुंबकीय तल को दर्शाती है। अपोलो ११ के पथ का अंतिम चरण अण्डाकार से थोड़ा ऊपर था, आंतरिक बेल्ट को पूरी तरह से टाल रहा था और केवल बाहरी बेल्ट की बाहरी परतों से होकर गुजर रहा था। लाल दीर्घवृत्त बेल्ट के माध्यम से अपोलो ११ के पथ को घेरता है।

अपोलो के लिए आदर्श मार्ग उत्तर या दक्षिण चुंबकीय ध्रुवों के माध्यम से होगा क्योंकि वह जगह है जहां कोई बेल्ट नहीं है। हालाँकि, इसका मतलब यह भी होगा कि चंद्र कक्षीय विमान में जाने के लिए बहुत अधिक ईंधन जलाना।

भू-चुंबकीय विमान का झुकाव क्रांतिवृत्त के सापेक्ष प्रभावी रूप से होने के परिणामस्वरूप अपोलो 11 कक्षा के टीएलआई बिंदु का स्थान भू-चुंबकीय विमान के अवरोही नोड के बहुत करीब था (चित्र 5 देखें)। स्थानांतरण कक्षा की अण्डाकार प्रकृति का अर्थ है कि इसका अपभू अपनी उपभू के विपरीत गोलार्ध में समान अक्षांश पर होगा। इसलिए यदि इंजेक्शन चंद्र कक्षा के विमान में हुआ, तो चंद्रमा पर पहुंचने पर यह फिर से उसी विमान में समाप्त हो जाएगा।

चन्द्रमा की कक्षा का झुकाव वृत्ताकार के सापेक्ष ५° है, लेकिन अपोलो ११ के आगमन के समय चंद्रमा लगभग अण्डाकार में था (१९ जुलाई १९६९, १७:२२ यूटीसी पर चंद्र कक्षा में प्रवेश पर, चंद्रमा की स्थिति में एक्लिप्टिक निर्देशांक 174° भू-केंद्रीय देशांतर, 0° भू-केंद्रीय अक्षांश) थे, जिससे कि टीएलआई के बाद का उड़ान पथ भी लगभग ग्रहण में था। वास्तव में, वेबपेज पर ‘Apollo by the Numbers – Translunar Injection’, झुकाव 31.383º के रूप में निर्दिष्ट है।

इस प्रकार, टीएलआई छोड़ने के बाद, उन्होंने उस दिशा में यात्रा की जहां भू-चुंबकीय विमान ग्रहण से दूर ढलान करता है। जब तक अपोलो ११ पृथ्वी की तीन त्रिज्याओं की दूरी तक पहुँच गया, तब तक भू-चुंबकीय अक्ष अंतरिक्ष यान की दिशा में लगभग झुका हुआ था, इस प्रकार अपोलो ११ और भू-चुंबकीय विमान के बीच अलगाव अपने अधिकतम पर था।

चित्र 4 में, पथ को 10-मिनट की वृद्धि (लाल बिंदु) के साथ दिखाया गया है। यह स्पष्ट है कि अपोलो ११ के उड़ान पथ ने उच्चतम प्रवाह वाले क्षेत्रों से परहेज किया। पृथ्वी की पार्किंग कक्षा आंतरिक विकिरण बेल्ट के नीचे है, यह बाहरी बेल्ट के आंतरिक क्षेत्र को लगभग 30 मिनट में और सबसे ऊर्जावान क्षेत्र के माध्यम से लगभग 10 मिनट में पार करती है। वापस जाते समय, इसके प्रक्षेपवक्र को इस तरह अनुकूलित किया गया था कि अपोलो ११ जितना संभव हो सके बेल्ट से दूर हो जाएगा। यह दक्षिण से पृथ्वी के पास पहुंचा और चंद्रमा के रास्ते में जितना अधिक झुकाव और वेग से यात्रा कर रहा था, उससे भी अधिक गति से यात्रा कर रहा था। अंतरिक्ष यात्री केवल 60 मिनट के लिए विकिरण बेल्ट के किनारे के अंदर थे।

2012 में नासा द्वारा लॉन्च किए गए ट्विन वैन एलन प्रोब्स के आंकड़ों के आधार पर, वैज्ञानिकों ने पाया कि आंतरिक बेल्ट आमतौर पर उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन और कम-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों से बना होता है। उन्होंने यह भी पाया कि यहां का विकिरण जितना उन्होंने माना था उससे कहीं अधिक कमजोर था। सबसे खतरनाक अत्यधिक सापेक्ष इलेक्ट्रॉन (0.7-1.5 MeV की ऊर्जा के साथ) स्लॉट क्षेत्र में प्रवेश नहीं कर सके। बल्कि, वे शायद ही कभी कर सकते थे, जैसे कि जब उन्हें 2015 में दो गंभीर सौर तूफानों के साथ मदद मिली थी।

नासा वर्तमान में स्वीकार करता है कि उसने निम्न और मध्यम पृथ्वी की कक्षाओं में खतरे के स्तर को कम करके आंका, जिसके परिणामस्वरूप भारी संरक्षित अंतरिक्ष यान के निर्माण पर बहुत अधिक पैसा खर्च किया गया।

हालांकि, एक बार जब हम निकट अंतरिक्ष से बाहर हो जाते हैं, बाहरी अंतरिक्ष और चंद्र वातावरण अपने स्वयं के खतरे पेश कर सकते हैं।

बाह्य अंतरिक्ष में विकिरण जोखिम

पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के बाहर, लगभग १०-२० प्रोटॉन प्रति घन सेमी हैं, जो लगभग ४००-६५० किमी/सेकंड की गति से यात्रा कर रहे हैं। अपनी प्रत्येक कक्षा में लगभग पांच दिनों के लिए, चंद्रमा पृथ्वी की भू-चुंबकीय पूंछ के अंदर है, जहां आमतौर पर सौर हवा से कोई कण नहीं होते हैं। लगभग पांच दिनों के लिए, चंद्रमा मैग्नेटोशीथ में है, जहां कण प्रवाह कम हो जाता है और प्रोटॉन धीमे होते हैं, 250-450 किमी/सेकेंड पर चलते हैं। हम सौर पवन स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके इन निरंतर मापों को प्राप्त करने में सक्षम थे जिन्हें अपोलो 12 ने चंद्रमा पर पीछे छोड़ दिया था।

पृथ्वी के मैग्नेटोशीथ का एक सापेक्ष दृश्य। क्रेडिट: नासा

अंतरिक्ष यात्रियों के लिए सौर तूफानों से प्रभावित होना संभव है। उदाहरण के लिए, यदि उनमें से कोई भी अगस्त 1972 की सौर घटना के दौरान चंद्रमा की यात्रा कर रहा था, तो वे विकिरण की जानलेवा मात्रा के संपर्क में आ गए होंगे।

अपोलो ११ के चालक दल को औसतन ०.१८ रिम प्राप्त हुए थे (‘rem’ का अर्थ ‘roentgen समकक्ष आदमी’ है)। तुलना करने के लिए, एक सीटी स्कैन लगभग 1 रेम बचाता है। एक वयस्क मानव को मारने के लिए, आपको बहुत ही कम समय में 300 रेम या उससे अधिक की डिलीवरी करनी होगी, लेकिन अगर यह हफ्तों या दिनों में भी फैलती है, तो कुछ प्रभाव होंगे। एक बार में लगभग ५० रेम डिलीवर करने से विकिरण बीमारी हो सकती है।

भले ही नील आर्मस्ट्रांग और एडविन “Buzz” एल्ड्रिन, जूनियर चंद्रमा पर थे, भले ही सौर तूफान आया हो, उन्हें अपोलो कमांड मॉड्यूल द्वारा संरक्षित किया जा सकता था: इसे बाहर से 400 रेम को कम करने के लिए बनाया गया था। अंदर पर 35 रेम से अधिक। क्षीणन संख्या आमतौर पर क्षेत्र घनत्व, ग्राम प्रति वर्ग सेमी की इकाइयों में दर्शायी जाती है। एक विशिष्ट अपोलो सूट में 0.25 ग्राम/सेमी 2 की ताकत थी जबकि अपोलो कमांड मॉड्यूल पतवार में 7-8 ग्राम/सेमी 2 की ताकत थी। तुलना करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के पतवार में विशेष रूप से परिरक्षित क्षेत्रों में 15 ग्राम/सेमी 2 की ताकत है।

हम वास्तव में भाग्यशाली थे कि अगस्त 1972 की घटना पिछली दो अपोलो उड़ानों के बीच हुई: अपोलो १६ अप्रैल में लौटा था और अपोलो १७ दिसंबर में चंद्रमा पर रवाना हुआ था। अपोलो 8 या 11 मिशनों के दौरान कोई बड़ी सौर कण घटना नहीं हुई है।

मार्गरीटा सफोनोवा इंडियन इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोफिजिक्स, बैंगलोर में विजिटिंग साइंटिस्ट हैं। उनकी व्यापक रुचि अंतरिक्ष से खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान और यूवी खगोल विज्ञान में गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के अनुप्रयोग हैं।


कैसे खतरनाक वैन एलन बेल्ट के माध्यम से नासा को अपोलो अंतरिक्ष यात्री मिले

पहला होना हमेशा मुश्किल होता है, खासकर जब आप अंतरिक्ष में जा रहे हों। अपोलो कार्यक्रम को चंद्रमा की यात्रा पर यांत्रिक से लेकर खगोल भौतिकी तक कई कठिनाइयों का सामना करना पड़ा। मिशन की योजना बनाते समय वैन एलन बेल्ट और इसकी रेडियोधर्मिता का मुद्दा विशेष रूप से गंभीर चिंता का विषय था।

सौभाग्य से, यह एक समाधान के साथ एक समस्या थी, जिसमें बेल्ट के सबसे खतरनाक हिस्सों को स्कर्ट करना शामिल था, और यह सुनिश्चित करना कि अंतरिक्ष यात्री जितनी जल्दी हो सके उतनी जल्दी हो सके।

जिज्ञासु Droid इस मुद्दे पर गहराई से विचार करता है।

वैज्ञानिक अभी भी वैन एलन बेल्ट के बारे में अधिक सीख रहे हैं। 2013 में, शोधकर्ता अध्ययन कर रहे थे कि कैसे उनके इलेक्ट्रॉन प्रकाश की गति के करीब आश्चर्यजनक गति तक पहुंचते हैं। 2014 में, बेल्ट के भीतर एक बाधा का खुलासा करते हुए एक पेपर प्रकाशित किया गया था। 2016 में, एक पेपर ने इलेक्ट्रॉन वर्षा को देखा, जिसे ड्रॉप-आउट कहा जाता है, जो तब होता है जब सौर विकिरण के तीव्र झटके पृथ्वी के चुंबकीय वातावरण में हस्तक्षेप करते हैं। जबकि वैज्ञानिकों ने यह पता लगा लिया है कि उनके आसपास कैसे जाना है, वैन एलन बेल्ट अभी भी घर के इतने करीब के लिए बहुत सारे रहस्य रखती है।


वैन एलन विकिरण बेल्ट

वैन एलन ट्विन प्रोब नासा ने 30 अगस्त 2012 को लॉन्च किया, जिसने पृथ्वी के चारों ओर एक नई विकिरण बेल्ट का खुलासा किया। मिशन को अंतरिक्ष के इन खतरनाक क्षेत्रों में अब तक अज्ञात एक तीसरा विकिरण बेल्ट मिला।
वैन एलन प्रोब में दो समान उपग्रह होते हैं, जो इस क्षेत्र की घटनाओं की बेहतर पहचान करने के लिए अंतरिक्ष में उचित रूप से अलग होते हैं, उच्च ऊर्जा कणों को सूचीबद्ध करते हैं और बेल्ट से बचने वाली चुंबकीय तरंगों का पालन करते हैं। मैग्नेटोस्फीयर का वर्णन 1958 में जेम्स वैन एलन द्वारा पहले अमेरिकी उपग्रह, एक्सप्लोरर 1 में एम्बेडेड गीजर काउंटरों द्वारा माप के दौरान किया गया था। इस समय अंतरिक्ष के इस क्षेत्र की खोज की गई थी जिसे नाम दिया गया था। वैन एलन बेल्ट. सौर तूफानों से प्रभावित वैन एलन बेल्ट, विभिन्न विशेषताओं वाले विकिरण के दो अलग-अलग हिस्सों से बना है। पहला पृथ्वी के सबसे करीब 700 से 10,000 किमी की ऊंचाई के बीच है, यह मुख्य रूप से उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन से बना है। दूसरा, बाहरी सबसे बड़ा, 13 000 और 65,000 किमी के बीच स्थित है, इसमें उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह खोज हमारे ग्रह के गतिशील और परिवर्तनशील विकिरण बेल्ट को प्रदर्शित करती है, वास्तव में तीसरी बेल्ट चार सप्ताह तक बनी रहती है और फिर गायब हो जाती है, शायद एक और सदमे की लहर से नष्ट हो जाती है, जो कि 31 अगस्त 2012 को डेनियल बेकर आरईपीटी विश्वविद्यालय के प्रमुख अन्वेषक द्वारा सौर भड़कना था। कोलोराडो। यह खोज हमारी समझ को बेहतर बनाने में मदद करती है कि ये क्षेत्र सौर गतिविधि पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।
वैन एलन बेल्ट का विश्लेषण करने के लिए पहले डबल अंतरिक्ष यान द्वारा एकत्र किए गए डेटा को गुरुवार, 28 फरवरी, 2013 को साइंस जर्नल में प्रकाशित किया गया था। उपकरण आरईपीटी (रिलेटिविस्टिक इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन टेलीस्कोप) ऑनबोर्ड जांच ने वैन एलन बेल्ट से अलग एक तीसरी संरचना का खुलासा किया जिसमें दो बाहरी बेल्ट के बीच की जगह का दूसरा खाली क्षेत्र था।
वैज्ञानिकों ने चार सप्ताह के लिए तीसरी बेल्ट का अवलोकन किया है, जबकि एक शक्तिशाली शॉक वेव ने मैग्नेटोस्फीयर से टकराया था। अवलोकन संस्थानों LASP, नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर, लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी और न्यू हैम्पशायर विश्वविद्यालय के पृथ्वी के अध्ययन संस्थान के वैज्ञानिकों द्वारा किए गए थे। वैन एलन प्रोब को अंतरिक्ष और समय के विभिन्न पैमानों पर विकिरण बेल्ट का अध्ययन करके पृथ्वी और निकट-पृथ्वी पर सूर्य के प्रभाव को समझने में हमारी मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

छह उपकरणों की जांच प्लाज़्मैटिक प्रक्रियाओं को चिह्नित करने और मापने के लिए आवश्यक उपाय प्रदान करती है जो आयनों और सापेक्षतावादी इलेक्ट्रॉनों को बहुत ऊर्जावान बनाती हैं। वैन एलन प्रोब व्यापक कार्यक्रम (LWS) का हिस्सा हैं, जिनके मिशनों को सूर्य-पृथ्वी से जुड़े पहलुओं का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया था और जो सीधे जीवन और समाज को प्रभावित करते हैं। उपकरण जांच से आवेशित कणों के गुणों को मापने की अनुमति मिलती है जो पृथ्वी के विकिरण बेल्ट बनाते हैं, प्लाज्मा तरंगें जो उनके साथ बातचीत करती हैं, बड़े पैमाने पर विद्युत क्षेत्र जो उन्हें ले जाते हैं, और चुंबकीय क्षेत्र जो कणों का मार्गदर्शन करते हैं।
दोनों जांच वैन एलन की एक ही विलक्षण कक्षा के बारे में है। ये कक्षाएँ विकिरण पेटियों के पूरे क्षेत्र को कवर करती हैं। सौर ऊर्जा का अधिकांश भाग विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में अंतरिक्ष में छोड़ा जाता है, मुख्य रूप से दृश्य प्रकाश के रूप में, लेकिन सूर्य भी आवेशित कणों के प्रवाह का उत्सर्जन करता है, जिसे सौर पवन कहा जाता है। यह सौर हवा ग्रहों के मैग्नेटोस्फीयर के साथ दृढ़ता से संपर्क करती है और सौर मंडल के बाहर गैस और धूल को बाहर निकालकर इंटरप्लानेटरी स्पेस को साफ करने में मदद करती है। सोलर फ्लेयर्स अंतरिक्ष में और समय-समय पर लगातार उच्च ऊर्जा के कण भेजते हैं, प्लाज्मा रेडियोधर्मी और सुपरहिट का एक बुलबुला पृथ्वी तक पहुंचता है। सूर्य द्वारा पृथ्वी की ओर उत्सर्जित सभी ऊर्जावान कण, उच्च गति से यात्रा करते हुए स्थायी रूप से मैग्नेटोस्फीयर के ध्रुवों पर वापस आ जाते हैं। और सौर हवा कभी भी सीधे पृथ्वी की सतह से नहीं टकराती।
यह चुंबकीय बुलबुला हमें घातक सौर विकिरण से सुरक्षित रखता है। वैन एलन बेल्ट में, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के आधार पर ऊर्जावान कण (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) पृथ्वी के चारों ओर व्यवस्थित होते हैं। यह चुंबकीय क्षेत्र सौर पवन विद्युत धारा को विक्षेपित करने वाली ढाल के रूप में कार्य करता है जो तब चुंबकमंडल के बाहर बहती है। एक्सपोजर, यहां तक ​​​​कि वान एलन विकिरण की बेल्ट के प्रवाह के लिए अल्पकालिक भी मनुष्यों के लिए घातक है। सौर विकिरण मृत्यु के खिलाफ मैग्नेटोस्फीयर के दूसरी तरफ कुछ लोग रहे हैं, केवल अपोलो अंतरिक्ष यात्री जो चंद्रमा पर गए थे, उन्होंने वैन एलन बेल्ट को पार किया था। Even with a protective shield, the exposure of astronauts was limited to less than an hour.

Image: The Van Allen belt. Two giant bands of radiation called the Van Allen belts around the Earth, were discovered in 1958. In 2012, observations of probes Van Allen showed a third band may sometimes appear. The radiation belts are shown here in yellow, in green are the spaces between the Van Allen belts. Much radiation passes along the magnetosphere without reaching the Earth's surface, but a small portion seeps at the poles austral and boreal where the geomagnetic field is weakest, this correspond an annular zone named "aurora zone", it is between 65 and 75 ° magnetic latitude. Credit: NASA / Van Allen Probes / Goddard Space Flight Center.

nota: Earth's magnetosphere is the space surrounding the Earth beyond the layers of the atmosphere between 700 and 65 000 km of the surface. This boundary, the magnetopause is the membrane that isolates us from interplanetary space dominated by the solar wind.


Mysteries of Earth's radiation belts uncovered by Van Allen Probes twin spacecraft

The twin Van Allen Probes were launched on August 30, 2012 into elliptical, near-equatorial orbits around the Earth. Remarkably, rather than seeing just the well-known two-belt structure, the mission found almost immediate evidence of the clear three-belt structure portrayed in green in this diagram. Image courtesy of Andy Kale, University of Alberta.

Just over a year since launch, NASA's Van Allen Probes mission continues to unravel longstanding mysteries of Earth's high-energy radiation belts that encircle our planet and pose hazards to orbiting satellites and astronauts.

Derived from measurements taken by a University of New Hampshire-led instrument on board the twin spacecraft, the latest discovery reveals that the high-energy particles populating the radiation belts can be accelerated to nearly the speed of light in conjunction with ultra-low frequency electromagnetic waves operating on a planetary scale.

This mode of action, as detailed in a paper recently published in the journal प्रकृति संचार, is analogous to that of a cyclical particle accelerator like the Large Hadron Collider. However, in this case, the Earth's vast magnetic field, or magnetosphere, which contains the Van Allen belts, revs up drifting electrons to ever-higher speeds as they circle the planet from west to east.

The recent finding comes on the heels of a related discovery—also made by the UNH-led Energetic Particle, Composition, and Thermal Plasma (ECT) instrument suite—showing similar particle acceleration but on a microscopic rather than a planetary scale.

"The acceleration we first reported operates on the scale size of an electron's gyromotion—it is a really local process, maybe only a few hundred meters in size," notes Harlan Spence, director of the UNH Institute for the Study of Earth, Oceans, and Space, principal scientist for the ECT, and coauthor on the प्रकृति संचार paper. "Now we're seeing this large-scale, global motion involving ultra low-frequency waves pulsing through Earth's magnetosphere and operating across vast distances up to hundreds of thousands of kilometers." And, Spence adds, in all likelihood both processes are occurring simultaneously to accelerate particles to relativistic speeds.

Understanding the complex dynamics of the particle acceleration will help scientists make better predictions of space weather conditions and, thus, offer better protections to orbiting satellites crucial to modern-day society.

Having twin spacecraft making simultaneous measurements in different regions of nearby space is a key part of the mission as it allows the scientists to look at data separated in both space and time.

"With the Van Allen Probes, I like to think there's no place for these particles to hide because each spacecraft is spinning and 'glimpses' the entire sky with its detector 'eyes', so we're essentially getting a 360-degree view in terms of direction, position, energy, and time," Spence says.

Adds Ian Mann of the University of Alberta and first author of the प्रकृति संचार paper, "People have considered that this acceleration process might be present but we haven't been able to see it clearly until the Van Allen Probes."

What this provides is the ability to decipher actual changes in the surrounding region rather than encountering something that looks different but may simply be the result of a single-point measurement with a limited perspective.

With the discoveries, scientists are starting to unravel the different pieces of the puzzle for any particular particle event that changes the structure of the radiation belts. Ultimately they hope to be able to understand the dynamics well enough to actually predict how, collectively, all these different conditions working in tandem make the belts either move in or out, inflate, deflate, change energy, or lose or gain particles.

Says Spence, "What we hope for are those serendipitous occasions when nature has accentuated one process above all others, which allows the spacecraft to really see what's going on. We want to know how the whole system causes one phenomenon or process to dominate or have a lesser influence compared to another one, and we're gaining a much deeper understanding of that."


James Van Allen was known for his belts

A January 2017 article in Popular Mechanics magazine, with the headline “How NASA got Apollo astronauts through the dangerous Van Allen belts”, describes some of the “many difficulties” encountered by the US Apollo space program, which ran from 1961 to 1972.

“The issue of the Van Allen belt and its radioactivity was a particularly serious concern while planning the [Apollo 11 flight to land men on the moon] mission,” it says.

This “deadly radiation of space”, as it was described in a Fox TV special, “Conspiracy Theory: Did we land on the moon?”, which first aired in 2001, was submitted as evidence that the 20 July 1969 moon landing may have been faked.

The Van Allen belts, named for US physicist James Van Allen, are described by Space.com as “giant doughnut-shaped swaths of magnetically trapped, highly energetic charged particles” that surround Earth.

Van Allen discovered these radiation belts in 1958 after the launch of Explorer 1, the first US satellite.

He had been born 44 years earlier, on 7 September 1914, on a farm in Iowa, a landlocked agricultural region in the middle of the US. Naturally, he dreamed of going to sea.

After graduating from his hometown Mount Pleasant High School in 1931, as valedictorian, he decided to join the US Navy.

In 2004, to help celebrate Van Allen’s 90th birthday, fellow space researcher and former NASA chief research scientist George H Ludwig prepared a “biographical sketch” in which he described his friend’s naval experience.

“All went well initially, but when he appeared for his physical examination, he was rejected for three reasons: he had flat feet, his eyesight was somewhat deficient, and he didn’t know how to swim.”

With his navy hopes scuttled, Van Allen entered Iowa Wesleyan College in Mount Pleasant.

In an article in the 1990 Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Van Allen describes this phase of his education. He took all the courses offered in physics, chemistry and mathematics, a summer field course in geology, “and the one available course in astronomy … the only formal course in astronomy that I ever took”.

He cites a professor, Thomas Poulter, in physics, as a principal inspiration, noting that he was in the process of preparing for a role as chief scientist on the second Byrd Antarctic Expedition.

“I became a part of those preparations,” Van Allen says. “I helped build a simple seismograph and was entrusted with checking out a field magnetometer on loan from the Department of Terrestrial Magnetism of the Carnegie Institution of Washington, one of the most beautiful instruments that I have ever seen.”

He used the magnetometer to make precise measurements of the geomagnetic field at three random Iowa locations.

In 1935 he entered the University of Iowa and in 1939 earned a PhD with a dissertation titled “Absolute Cross-Section for the Nuclear Disintegration H2 + H2 -> H1 + H3 and Its Dependence on Bombarding Energy”.

Van Allen took on research in fields including cosmic radiation, geomagnetism, atmospheric structure, ionospheric physics, high-altitude photography of the Earth’s surface, and the ultraviolet and X-ray spectra of the Sun.

The years of study came together when NASA launched Explorer I on 31 January 1958, carrying a cosmic-ray measurement instrument designed and built by a team led by Van Allen, which was selected as the principal element of the payload of the first flight of a four-stage Jupiter C rocket.

Van Allen looking at the cone-shaped Pioneer probe. क्रेडिट: नासा

Van Allen explains in his 1990 article: “Both the vehicle and our instrument worked. The data from the single Geiger-Mueller tube on Explorer I (as the payload was called) yielded the discovery of the radiation belt of the earth – a huge region of space populated by energetic charged particles (principally electrons and protons), trapped within the external geomagnetic field.

“The launch of Explorer III on 26 March 1958, with an augmented version of the Iowa instrument, was successful. The Explorer III data provided massive confirmation of our earlier discovery and clarified many features of the earlier body of data.”

On 10 August 2006, NASA announced that Van Allen had died the previous day, with NASA administrator Michael Griffin calling him “one of the greatest and most accomplished American space scientists of our time”.

Griffin said few researchers “had such a wide range of expertise in so many scientific disciplines”, adding that “NASA’s path of space exploration is far more advanced today because of Dr Van Allen’s groundbreaking work”.

Along with the 1958 discovery of what are now called Van Allen belts, encircling the Earth, he also is credited with discovery of a new moon of Saturn in 1979, and radiation belts around that planet.

Jeff Glorfeld

Jeff Glorfeld is a former senior editor of The Age newspaper in Australia, and is now a freelance journalist based in California, US.

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Do we need the van Allen Belts as a protection from radiation?

I read that a potential space elevator would cancel the van Allen Belts by grounding them. Would that strip the Earth from radiation protection? And how would a space elevator do that cancel the belts? Also what do the sprites(lightning that goes up into space) have to do with them? Are they the reason for creating the gap between the belts?

Van Allen belts are more like low points in the magnetic field where radiation settles, its not the belts themselves that keep us safe, but they are a product of the magnetic field which does indeed protect us from harmful radiation

Per David Porter on Quora: Actually the radiation belts are a negative side effect of the earths magnetic field as well as the Suns magnetic field. As cosmic particles collide with particles in the atmosphere they decay into energetic protons while the outer belt is mostly electrons made in geomagnetic storms.

if it didn't exist we could launch more satellites or have larger space stations without the worry of perpetual radiation exposure as for earth there would be no negative consequences to the loss of the energy.


वीडियो देखना: Taidepiste: Ilmastotoivo (सितंबर 2022).


टिप्पणियाँ:

  1. Deston

    निश्चित रूप से। सब से ऊपर सच बता दिया। हम इस थीम पर बातचीत कर सकते हैं।

  2. Voodoojas

    निष्पक्ष जानकारी है

  3. Fauzilkree

    Noteworthy the very funny information



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