أحزمة ڤان ألن الاشعاعية

أحزمة ڤان ألن الاشعاعية(الاحزمة الإشعاعية)

=====================

 نطاقان من الجسيمات المشحونة كهربائيًا تحيطان بالسطح الأعلى للكرة الأرضية. وتُسمى أيضاً الأحزمة الإشعاعية. وقد سميت الأحزمة باسم مكتشفها جيمس ألفرد فان ألن، عالم الفيزياء الأمريكي الذي اكتشفها في عام 1958.

يتكوّن الإشعاع الموجود بهذه الأحزمة من تركيز عال من الجسيمات المشحونة بالكهرباء مثل البروتونات والإلكترونات. ويجذب المجال المغنطيسي الأرضي هذه الجسيمات ويوجهها نحو الأقطاب المغنطيسية. وتدور الجسيمات المنجذبة دوراناً لولبياً على خطوط وهمية في المجال المغنطيسي. وتنحرف خطوط المجال الوهمية هذه من القطب المغنطيسي الشمالي إلى القطب المغنطيسي الجنوبي. وعندما تقترب الجسيمات من أحد القطبين تعترضها خطوط المجال الوهمية وتعكسها نحو القطب الآخر. وهذه الظاهرة تجعل الجسيمات داخل الأحزمة تتأرجح بين الأقطاب

اكتشف الفيزيائي الأمريكي فان ألن عام 1958 خلال عمله في رصد معلومات عن الإشعاعات الكونية بوساطة عدّاد غايغر - موللر G-M المحمول على القمرين الصناعيين إكسبلورر وبايونير. وتحيط الأحزمة بالكرة الأرضية إحاطة السوار بالمعصم، حيث يرتفع الحزام الداخلي بين حوالي 1,000 و5,000كم فوق سطح الأرض، وقدّر ارتفاع الكثافة الإشعاعية العظمى عند 6000كم، الذي يقارب نصف قطر الأرض. تلا ذلك إرسال سواتل أخرى فاكتشف حزام إشعاعات آخر سمي الحزام الإشعاعي الخارجي. كما اكتشفت مؤخراً أحزمة أخرى تتشكل وتختفي. يمتد الحزام الأول ما بين 1.1 و3.3 مرة نصف قطر الأرض ويحتوي على بروتونات و أيونات أكسجين ونوى هليوم أو جسيمات ألفا، بينما يمتد الخارجي ما بين 3 و9 مرات نصف قطر الأرض ويشغل معظمه إلكترونات تصل ذروة كثافتها عند ارتفاع يساوي 4 مرات نصف قطر الأرض. ويتصف الحزام الأول باستقرار عالٍ بمرور الزمن بالمقارنة مع الاستقرار الضعيف للحزام الخارجي الذي يتغير تغيراً كبيراً وخاصة عند ذروة نشاط البقع الشمسية. فقد وجد أ ن مصدر معظم الأيونات عالية الطاقة هو الشمس إضافة إلى نواتج تفاعلات الأشعة الكونية مع الغلاف الجوي الأرضي.

يجذب الحزام الداخلي الجسيمات المنطلقة من الغلاف الجوي بوساطة أشعة كونية وهي جسيمات ذات طاقة عالية في الفضاء الخارجي.

ويجذب الحزام الخارجي الجسيمات من الرياح الشمسية، وهي جسيمات مشحونة بالكهرباء تتدفق باستمرار من الشمس، ومن اللهب الشمسي وهي انفجارات فجائية تحدث على سطح الشمس. ويمزق هذا النشاط الشمسي الكبير الأحزمة ويؤدي إلى عواصف مغنطيسية. وتتداخل اضطرابات الأحزمة أيضاً مع استقبال الراديو، وتسبب موجات في خطوط القدرة الكهربائية بالإضافة إلى تكوين الأورورات. انظر: أورورا.

وتحاط الكواكب الأخرى مثل المشتري وزُحل وأورانوس (سابع الكواكب السيارة) ونبتون أيضًا بمجالات مغنطيسية مثل كوكب الأرض. وقد أثبتت الرحلات الفضائية في العقدين الثامن والتاسع من القرن العشرين الميلادي، أن لهذه الكواكب أحزمة إشعاعية أيضاً.

تعود أسباب تشكل الحزام إلى تفاعل بين الجسيمات المشحونة والحقل المغنطيسي فقد تحدث العلماء قبل عام 1958 عن إمكان أسر الأيونات والإلكترونات بوساطة حقول مغنطيسية، إذ يؤثر الحقل المغنطيسي الموضعي الذي يمثل بخطوط الحقل، في الجسيمات المشحونة السريعة فيجعلها ترسم مساراً لولبياً حول هذه الخطوط، كما يمكن أن ترتحل من خط لآخر عند تغير هذه الحقول. ويعتمد التأثير على شدة الحقل، أو على تراص خطوطه، إلى درجة يمكن عندها أن تجعل الجسيمات المشحونة تتباطأ أو تعود من حيث أتت. يحدث أمر كهذا عند القطبين المغنطيسيين للأرض اللذين يعملان عمل مرآتين مغنطيسيتين كالتي تستعمل في أبحاث تحريك السوائل المغنطيسي. وقد أمكن شرح أشكال الأحزمة انطلاقاً من أشكال خطوط الحقل المغنطيسي الأرضي و ما يطرأ عليها من تبدلات وخاصة عند هبوب الرياح الشمسية. يبدو في الصورة المرافقة حزامان إشعاعيان يحيطان بالكرة الأرضية.

تعدى الاهتمام الحالي بالأحزمة الإشعاعية الفضول العلمي ليصل إلى ما يمكن أن تسببه من أضرار، شأنها شأن الإشعاعات الكونية الأخرى، للسواتل وما تحمله من دارات إلكترونية ولوحات شمسية فوتوفولطائية بل حتى لرواد الفضاء والسفن الفضائية الأخرى. كما تؤثر تغيراتها في الاتصالات وجودتها متمثلة في الضجيج و الأضرار التي تلحقها بالحواسيب التي تحملها السفن الفضائية وغيرها