Le cinture Van Allen pulsano dalle particelle solari. Credito d'immagine: NASA / Tom Bridgman. clicca per ingrandire
Una "zona sicura" nelle fasce di radiazione che circondano la Terra si sposta più in alto in altitudine e latitudine durante i picchi dell'attività solare, secondo una nuova ricerca condotta da un team guidato dalla NASA. La zona sicura offre intensità di radiazione ridotte a qualsiasi potenziale veicolo spaziale che deve volare nella regione della cintura di radiazione.
"Questa nuova ricerca ci avvicina alla comprensione di come una parte della fascia di radiazione scompare", ha affermato il dott. Shing Fung del Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Md. Fung è l'autore principale di un articolo su questa ricerca che appare in versione in linea di Geophysical Research Letters il 22 febbraio.
Il team ha basato i suoi risultati sulle misurazioni di particelle ad alta velocità (elettroni), che comprendono la "cintura di radiazione Van Allen", dalla serie di veicoli spaziali meteorologici in orbita polare della National Oceanic and Atmospher Administration dal 1978 al 1999. Mentre il veicolo spaziale volava dentro le loro orbite polari, hanno rilevato un minor numero di particelle di cintura di radiazione a una certa gamma di latitudine, indicando passaggi di zona sicuri dal veicolo spaziale. I ricercatori hanno confrontato i dati acquisiti durante periodi di attività solare relativamente bassi, chiamati minimo solare, con i dati dei periodi di picco di attività solare, chiamati massimo solare. Hanno notato uno spostamento nella zona sicura verso latitudini più elevate, e quindi altitudini, durante il massimo solare.
Se le fasce di radiazione fossero visibili, assomiglierebbero a una coppia di ciambelle intorno alla Terra, una dentro l'altra con la Terra nel "buco" della ciambella più interna. La zona sicura, denominata "regione di slot", apparirebbe come uno spazio tra la ciambella interna ed esterna. Le cinture sono in realtà costituite da particelle cariche elettricamente ad alta velocità (elettroni e nuclei atomici) che sono intrappolate nel campo magnetico terrestre.
Il campo magnetico terrestre può essere rappresentato da linee di forza magnetica che emergono dalla regione polare meridionale, nello spazio e di nuovo nella regione polare nord. Poiché le particelle della cintura di radiazione sono cariche, i loro movimenti sono guidati dalle linee magnetiche di forza. Le particelle intrappolate rimbalzano tra i poli mentre si muovono a spirale attorno alle linee del campo.
In questa regione sono intrappolate anche onde radio a frequenza molto bassa (VLF) e gas di fondo (plasma). Proprio come un prisma che può piegare un raggio di luce, il plasma può piegare i percorsi di propagazione delle onde VLF, facendo fluire le onde lungo il campo magnetico terrestre. Le onde VLF liberano la zona sicura interagendo con le particelle della cintura di radiazione, rimuovendo un po 'della loro energia e cambiando direzione. Questo abbassa il posto sopra le regioni polari in cui le particelle rimbalzano (chiamato punto specchio). Alla fine, il punto specchio diventa così basso che si trova nell'atmosfera terrestre. Quando ciò accade, le particelle intrappolate si scontrano con particelle atmosferiche e si perdono.
Secondo il team, la zona di sicurezza viene creata in una regione in cui le condizioni sono favorevoli alle onde VLF per calciare le particelle. La loro ricerca è la prima indicazione che la posizione di questa regione può cambiare con il ciclo di attività solare. Il Sole attraversa un ciclo di attività di 11 anni, dal massimo al minimo, e viceversa. Durante il massimo solare, l'aumento della radiazione ultravioletta solare (UV) riscalda l'atmosfera superiore della Terra, la ionosfera, provocandone l'espansione. Ciò aumenta la densità del plasma intrappolato nel campo magnetico terrestre.
Le condizioni favorevoli per l'interazione onda-particella VLF dipendono dalla combinazione specifica di densità del plasma e intensità del campo magnetico. Sebbene la densità del plasma generalmente diminuisca con l'altitudine, l'espansione della ionosfera durante il massimo solare rende il plasma più denso all'altitudine minima solare della zona sicura e forza la densità del plasma favorevole per la zona sicura a migrare a un'altitudine più elevata. Inoltre, l'intensità del campo magnetico diminuisce anche con l'altitudine. Per trovare la forza del campo magnetico favorevole per la zona sicura ad altitudini più elevate, si dovrebbe migrare verso i poli (latitudini più elevate), dove le linee del campo magnetico sono più concentrate e quindi più forti.
"Questa scoperta aiuta a restringere la ricerca della regione di interazione onda-particella primaria che crea la zona sicura", ha detto Fung. "Sebbene nessun veicolo spaziale noto utilizzi ampiamente la zona sicura ora, le nostre conoscenze potrebbero aiutare la pianificazione e le operazioni delle missioni future che vogliono sfruttare la zona."
Secondo i ricercatori, la loro scoperta è stata resa possibile da un nuovo strumento di selezione e recupero dei dati sviluppato dal team, chiamato Magnetospheric State Query System. La ricerca è stata finanziata dalla NASA e dal National Research Council. Il team comprende Fung, il Dr. Xi Shao (Consiglio Nazionale delle Ricerche, Washington) e il Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Fonte originale: Comunicato stampa NASA
