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Cinturones de Van Allen

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Cinturones de Van Allen
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Presentación

CINTURON VAN ALLEN.jpg

Los cinturones de radiación de la Tierra son uno de los componentes del sistema más grande y complejo llamado la magnetosfera.

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Contenido

Los cinturones de radiación de la Tierra están compuestos por partículas energéticas y eléctricas o electrones, protones e iones atómicos más pesados. Esencialmente, estas partículas quedan atrapadas en el campo magnético de la tierra. La energía cinética de estas partículas es mayor o igual a 30 keV.

Los cinturones de radiación como los existentes en la plasmafera, tienen forma toroidal. Estos toroides envuelven al planeta. El cinturón de radiación interno se extiende, aproximadamente, desde 400 hasta 12 000 kilómetros sobre la Tierra. Mientras el cinturón de radiación externo se extiende aproximadamente desde 12 000 hasta 60 000 kilómetros sobre la Tierra. Algunas veces, los dos cinturones se encuentran.

Historia

James Alfred Van Allen en WikicharliE

En 1958, James Van Allen detectó por vez primera los cinturones de radiación atrapados cerca de la Tierra. Es por esto que a estos cinturones también se les conoce como los cinturones de radiación de Van Allen.

El Dr. Van Allen también halló que las principales fuentes de partículas de los cinturones de radiación externas son: el viento solar y la ionosfera. Y las fuentes principales para los cinturones internas son: las partículas energéticas solares y reacciones a los rayos cósmicos galácticos. El destino eventual de estas partículas, en los cinturones de radiación, es llegar a ser parte de la atmósfera, chocar con los satélites, o escapar hacia el espacio.

Es sumamente importante tener buen conocimiento de los cinturones de radiación, porque las partículas energéticas de estos toroides afectan las mediciones del lugar, y podrían tener un efecto en la supervivencia de equipos electrónicos y ópticos, así como de formas de vida humana y animal. El Dr. James Van Allen afirma, "la población de partículas de los cinturones de radiación de la Tierra son peligrosas para los humanos sin una protección masiva, ya que pasan a través de ellos".

Composición

Cinturón Interior

Constituido principalmente por protones de alta energía, debido al choque de las ráfagas de partículas de rayos cósmicos.

Cinturón Exterior

Formado principalmente por electrones de alta energía, provenientes de los rayos cósmicos y de los procesos de aceleración magnetosféricos.

El hombre vive en una continua cadena de asombros al descubrir la realidad del Universo que lo rodea. La historia de la ciencia relata estos ejemplos, y nos hace maravillarnos cada vez que vuelve su recuerdo a nuestra memoria.

En algunos Casos se descubre un fenómeno insospechado y sin explicación. En otros casos, la explicación es sencilla y asombra el que no se hubiera predicho antes el fenómeno.

Un ejemplo de asombro científico fue el hallazgo de los cinturones de Van Allen, que encontraron alrededor de la Tierra los primeros satélites artificiales. Estos cinturones están formados por cargas eléctricas en suficiente cantidad para ser detectadas por los aparatos de medición del satélite.

Se distinguen dos cinturones donde abundan las cargas eléctricas. El cinturón exterior está compuesto en su mayor parte por electrones. Si nos movemos alejándonos de la Tierra en el plano ecuatorial encontraremos el principio de este cinturón externo a una distancia de unos 20 000 Km . de la Tierra (como el triple del radio terrestre); el cinturón se vuelve muy tenue hasta unos 60 000 Km . (diez veces el radio de la Tierra ).

Se encuentra un segundo cinturón de cargas más cerca de la Tierra ; este cinturón está formado principalmente por protones(Protón) de gran energía y algunos electrones de poca energía. En el plano ecuatorial este cinturón principia a una altura de unos 600 Km . de la superficie terrestre y se extiende varios miles de kilómetros.

Entre los dos cinturones existen también cargas volando en el espacio por la atracción mutua entre cargas de distinto signo de los dos cinturones, pero la densidad de partículas es mucho menor, casi mil veces menor.

Podemos pensar a cada uno de estos cinturones como un río de cargas, una corriente eléctrica en forma de llanta, la cual no circula en un alambre o conductor. Se sostiene girando en el espacio alrededor de la Tierra , como los anillos de Saturno que lo acompañan en todos sus movimientos. ¿Por qué no se caen o desvanecen en el espacio estos carruseles de carga?

La explicación de la existencia de estos cinturones de Van Allen se encuentra en el campo magnético de la Tierra. La Tierra se comporta como un imán gigantesco, cuyos polos magnéticos están alineados aproximadamente con los polos geográficos. El campo de la Tierra es evidente por el funcionamiento de las brújulas y se ha estudiado con mucha atención durante muchos años

Tercer cinturón van Allen

31 Julio 2013
Tercer anillo Van Allen.jpg

Se especula con la existencia de un tercer cinturón intermitente relacionado al parecer con las prominencias solares que producen partículas que al chocar con el cinturón van Allen deforman su topografía.

El 31 de agosto de 2012, una prominencia gigante en el Sol estalló expeliendo partículas en una onda de choque que llegó a la Tierra. Este suceso puede haber sido el causante del tercer cinturón de radiación que apareció alrededor de la Tierra a los pocos días, un fenómeno que se observó por primera vez tras el lanzamiento de las sondas van Allen. El nuevo cinturón de radiación duró 4 semanas coincidiendo con otra erupción solar.

La sondas van Allen

Las sondas van Allen (los satélites gemelos RBSP (Radiation Belt Storm Probes), lanzados en agosto de 2012) fueron construidas por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (APL) y participan en un programa de la NASA (Living With a Star o LWS) para explorar aspectos de la interrelación Sol-Tierra y como afecta directamente a la vida y a la sociedad. La composición del cinturón van Allen y su estudio pueden dar la clave a los científicos sobre otros fenómenos del universo, ya que el cosmos está compuesto y organizado en estructuras similares y así su conocimiento resulta fundamental para comprender la urdimbre de todas las estrellas y galaxias en el cosmos.

Se trata además de la última frontera de la tierra, la que separa la seguridad de nuestro hogar del cosmos y sus radiaciones peligrosas, un territorio de turbulencias en el que coinciden los vientos solares, las radiaciones cósmicas y el campo magnético terrestre originado por el movimiento de rotación. Por eso resulta importante conocerla.

En la ilustración, los cinturones de Van Allen. La radiación se muestran en amarillo, de verde se representan los espacios entre los cinturones[1].

Son dos cinturones de radiación gigantes que rodean la Tierra

Son dos cinturones de radiación gigantes que rodean la Tierra. El cinturón interior está dominado por los electrones y el exterior por protones

Los científicos han descubierto una nueva estructura, persistente en uno de los dos cinturones de radiación que rodean la Tierra. Las sondas de la NASA han demostrado que los electrones de alta energía en el cinturón de radiación interior, muestran un patrón persistente que se asemeja a las rayas de una cebra inclinados. Sorprendentemente , esta estructura es producida por la lenta rotación de la Tierra, que antes los científicos consideraban incapaces de afectar el movimiento de las partículas del cinturón de radiación, y que tienen velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

"Es debido a la resolución sin precedentes de nuestro experimento de partículas energéticas, RBSPICE , que ahora entendemos que los electrones del cinturón interiores son, de hecho, patrones organizados como rayas de una cebra' ", dijo Aleksandr Ukhorskiy , autor principal del artículo en The Johns Hopkins Laboratorio de Física Aplicada (APL). "Además, nuestro modelo identifica claramente la rotación de la Tierra como, el mecanismo que forma de estos patrones. Es realmente increíble, ver lo rápido que estos nuevos datos, pueden cambiar nuestra comprensión de las propiedades físicas . "

Debido a la inclinación en el eje del campo magnético de la Tierra, la rotación del planeta genera un débil campo oscilante eléctrico, que penetra a través de todo el cinturón interior de radiación. Para entender cómo ese campo afecta a los electrones , Ukhorskiy sugirió imaginar que los electrones son como un fluido viscoso. Las oscilaciones globales se extienden poco a poco, como chicle que se estira.

Este proceso de estiramiento y plegado obtiene como resultado el patrón de rayas observado en todo el cinturón interior, que se extiende desde encima de la atmósfera de la Tierra, a unos 500 kilómetros sobre la superficie del planeta (aproximadamente 8,000 millas).[2]

Los cinturones de radiación son regiones dinámicas en forma de rosquilla alrededor de nuestro planeta, que se extiende por encima de la atmósfera, compuesta de partículas de alta energía , tanto los electrones como partículas cargadas, llamadas iones , que son atrapados por el campo magnético de la Tierra. Los niveles de radiación a través de las cintas se ven afectados por la actividad solar que hace que la energía y las partículas que fluyen en el espacio cercano a la Tierra. Durante los tiempos activos, los niveles de radiación pueden aumentar considerablemente , lo que puede crear condiciones de clima espacial peligrosos que dañan las naves espaciales en órbita y ponen en peligro a los seres humanos en el espacio. Es el objetivo de la misión de las sondas Van Allen Sondas, comprender cómo y por qué los niveles de radiación en los cinturones cambian con el tiempo .

" El instrumento RBSPICE tiene una resolución muy fina, por lo que fue capaz de enfocar y descubrir un fenómeno que antes no conocíamos", dijo David Sibeck, el científico de la misión de las Sondas Van Allen del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt , Md.

"Mejor aún, tenemos un gran equipo de científicos para tomar ventaja de estas observaciones sin precedentes: no podríamos haber interpretado estos datos sin un análisis de los teóricos fuertes ."

La NASA lanzó las sondas Van Allen en el verano de 2012. APL construyó y opera las sondas para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA . Esta es la segunda misión realizada, de la NASA como programa estrella, gestionado por Goddard. El programa explora los aspectos de la conexión del sistema Sol-Tierra y que nos afectan directamente a todos en la tierra.[3]

Fuentes

  1. NASA / Van Allen Sondas / Goddard Space Flight Center.
  2. Nasa Articulo en Ingles
  3. Geoff Brown / Karen C. Fox APL / NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

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