Stralungsceinture

Vu Wikipedia
Op d'Navigatioun wiesselen Op d'Siche wiesselen
Déi masseg Stralungsceinture vum Planéit Jupiter am Querschnëtt, deen d'Raumsond Juno z'ëmgoe versicht

Eng Stralungsceinture ass e Rank (Torus) mat energieräich geluedenen Deelercher am Weltraum, déi vum Magnéitfeld vun engem astronomeschen Objet, senger Magnéitosphär, agefaange ginn.

Déi vir d'éischt virausgesote a beschtënnersichte Stralungsceinture ass d'Van-Allen-Ceinture vun der Äerd, genannt nom James Van Allen, deen d'Ceinture nogewisen hat. Grondsätzlech huet méiglecherweis all Himmelskierper, deen e staarkt a stabilt globalt magnéitescht Dipolfeld huet, eng oder méi Stralungsceinture. Am Sonnesystem huet de Gasris Jupiter déi stäerkste Stralungsceinture. D'Magnéitfeld ass ronn 20-mol méi staark wéi d'Magnéitfeld vun der Äerd. Seng Stralungsceinture ass Dausendemol méi staark wéi déi vun der Äerd an huet déi häertest ioniséierend Stralung am Sonnesystem.

Auswierkungen[änneren | Quelltext änneren]

D'Deelercher, déi an de Stralungsceinture schwammen hunn héich Vitessen, bis bal zu Liichtvitess hin, an entspriechend héijer Energie. Si sinn an der Lag, Elektronen aus Atomen oder Moleküllen erauszestoussen. Déi ioniséierend Stralung ass vun den Auswierkungen hir ze vergläichen mat der radioaktiver Stralung, och wann si keng radioaktiv Uersaachen huet. Si kann d'Elektronik vu Rakéiten, Raumsonden, Satellitten an aneren Objeten beschiedegen a liewend Organismen ierwgutschiedegen, krank maachen an déiden. Aus deem Grond mussen an der Raumfaart Stralungsceinturen entweder ëmflunn ginn, d'Openthaltsdauer an hinne muss méiglechst kuerz gehalen ginn, fir d'Stralenexpositioun ze begrenzen, oder et ass besonnesch staarkem Straleschutz noutwendeg.

Stralungsceinturel hunn och fir de Planéit eng gewësse Schutzwierkung. 2014 goufen Resultater vun enger NASA-Studie publizéiert, no deenen d'Stralungsceinture zesumme mat der Plasmasphär vun der Äerd wéi eng Barrière wierkt, déi fir héichenergetesch Elektronen aus dem Weltraum bal onduerchdrénglech ass.

Wa Stralungsceintui besonnesch staark ausgepräegt sinn, kënnen si mat der Héichatmosphär vum Planéit reagéieren a Polarliichter produzéieren.

Vu Stralungsceinture kann och netioniséierend an elektromagnéitesch Stralung ausgoen, déi nach a grousser Distanz vum Planéit miessbar ass.

Variabilitéit an Zonen[änneren | Quelltext änneren]

De Video weist d'Variabilitéit vun der Van-Allen-Ceinture

Stralungsceinture hunn dacks eng etlech getrennte Stralungszone, vun der Form am Querschnëtt deelweis oval oder och konkav-konvex wéi de Buschstaf C oder de Mantel vun engem Velosreef, mat jee anere charakteristeschen Deelercher, sou datt een och vu ville Stralungsceinture schwätze kann.

Stralungsceinture sinn an der Praxis op kee Fall gläichfërmeg a konstant, wéi et idealiséiert Grafike suggeréieren. Himmelskierper sinn keng perfekt Dipole. Dat onsymmetrescht a variabelt Magnéitfeld vum Planéit beaflosst d'Form an d'Stärkt vun der Stralungsceinture. Op der Äerd huet beispillsweis d'Magnéitosphär eng Dell am Beräich vum Südatlantik virun der Küst vu Brasilien. Do gëtt et déi Südatlantesch Anomalie, wou d'Atmosphär eng ëm etlech Gréisstenuerdnungen méi héich Deelchenstralung opweist.

Ausserdeem ginn Stralungsceinture bei der Interaktioun vum variabele Stärewand an der gläichfalls variabeler kosmescher Stralung mat der Magnéitosphär méi grouss a méi kleng, méi staark a méi schwaach, formen zousätzlech Stralungszonen aus a verléieren si nees. Magnéitesch Stierm beaflossen Stralungsceinture besonnesch intensiv. Déi Variatioune am äerdnoe Beräich vun der Magnéitosphär ginn och Weltraumwieder genannt.

Genesis[änneren | Quelltext änneren]

Bis 2013 gouf ugeholl, datt déi héichenergetesch Deelercher (fräi Protone an Elektrone) an der Van-Allen-Ceinture virun allem aus dem Sonnewand souwéi vun der kosmescher Stralung staamen a vum Äerdmagnéitfeld agefaangen ginn. 2013 hunn Wëssenschaftler mat Sonden erausfonnt, datt e groussen Deel vun den Deelercher an der Van-Allen-Ceinture selwer entstoen, andeem do Atomer vun elektromagnéitesche Felder quasi zerrappt a sou Elektronen erausgeléist ginn.[1]

Déi ioniséiert an domat gelueden Deelercher ginn am Magnéitfeld duerch d'Lorentzkraaft ofgelenkt. Si follegen de magnéitesche Feldlinne op Spiralbunnen. Soubal si an d'Géigend vun de Pole kommen, wou d'Feldlinne méi enk ginn, gi si an d'Géigerichtung ëmgelenkt. Op déi Aart a Weis sinn d'Deelercher an enger magnéitescher Fläsch agespaart a schwénge mat héijer Vitess tëscht de Pole vum Planéit hin an hir. An der Van-Allen-Stralungsceinture vun der Äerd dauert d'Schwéngungsdauer vun den Deelercher ongeféier eng Sekonn. Global gesinn ass d'Beweegung vun den Deelercher chaotesch.

Bekannt Stralungsceinturen[änneren | Quelltext änneren]

Stralungsceinture vun der Äerd[änneren | Quelltext änneren]

Deelchendicht an der Van-Allen-Ceinture (uewen: Protonen, ënnen: Elektronen)

Wmerge3.svg  Haaptartikel zu dësem Theema: Van-Allen-Ceinture 

D'Stralungsceinture vun der Äerd gouf 1958 mam Satellit Explorer 1 nogewisen. An him ass eng duerchschnëttlech Stralung vun 600 mSv/h.

Bis haut goufen dräi Stralungsceinture vun der Äerd entdeckt. Déi vu Protone dominéiert "bannenzeg Stralungsceinture" huet dobäi déi däitlech méi staark Stralung wéi déi vun Elektronen dominéiert "baussenzeg Stralungsceinture". Déi drëtt, nach méi wäit baussen, war am September 2012 temporär existent an hat sech dann nees opgeléist.

Bei der Bestëmmung vun Ëmlafbunne vun Äerdsatellitte a Raumstatioune mussen d'Stralungsceinture observéiert ginn. Geostationär Satellitte kreesen op enger Héicht, déi ongeféier dem baussenzege Rand vun der baussenzeger Stralungsceinture entsprécht. Jee no der Variatioun vun der Stralungsceinture ginn si dofir ëmmer nees unvermëttelt däitlech méi héijer Stralung ausgesat. D'International Raumstatioun dogéint kreest ëm d'Äerd op enger Héicht vun zirka 400 km, also ënnert der bannenzeger Stralungsceinture.

2011 gouf am Kader vum Pamela-Experiment nogewisen, datt an der bannenzeger Stralungsceinture vun der Äerd eng Unheefung vun Antimatière existéiert.[2]

Stralungsceinture vum Jupiter[änneren | Quelltext änneren]

Déi nërdlech Aurorae vum Jupiter, déi vun der Stralungsceinture forméiert gëtt. Et gesäit een d'Aurora-Haaptoval, weider polar Ovaler, transpolar Emissiounen a liichtend Flecken, déi vun der Interaktioun vun der Stralungsceinture mat de Jupitermounde staamen

Dem Jupiter säi Magnéitfeld ass no der Heliosphär déi gréisste zesummenhängend Struktur am Sonnesystem. Si streckt sech ronn siwe Millioune Kilometer a Sonnerichtung an an der Géigerichtung a Form vun engem laange Schwäif ongeféier bis zu der Saturnbunn. Entspriechend grouss ass och seng Stralungsceinture. Déi ass am Ganze manner staark vum Sonnewand ofhängeg an ass besonnesch am Kär dofir staark vun de Jupitermounden an hirem Afloss op d'Magnéitfeld vum Jupiter beaflosst. Hie produzéiert permanent fluktuéierend Aurora-Liichtevenementer op béide Pole vum Gasris.[3]

Dem Jupiter seng Stralungsceinture huet esou eng haart Stralung, datt an him keng Solarzellen agesat kënne ginn. D'Sond Pioneer 10 hat Stralunge vu bis zu 13 Milliounen hochenergetischen Elektronen/cm³, bis zu 500 Millionen niederenergetischen Elektronen/cm³, und bis zu 4 Millione Protone/cm³ gemooss. Dat ass ongeféier 5000-mol méi haart Stralung wéi an der Van-Allen-Ceinture. Am Ganzen hat d'Sond bei hirer Passage eng Stralendosis vu 5000 Gray opgeholl. Dat ass ongeféier déi dausendfach déidlech Dosis fir e Mënsch.

De Jupiter huet ronderëm e Rank Ring aus magnetosphäreschem Plasma, dee mam Planéit matrotéiert. Den Drock vum Plasma räisst stänneg Gas aus den Atmosphäre vun de Mounde (besonnesch beim Io), an dee Gas ass nees eng Haaptquell fir dat rotéierend Plasma. Laanscht der Ëmlafbunn vum Io befënnt sech en eegene Plasma-Torus, deen d'Magnéitosphär an domat och d'Stralungsceinture vum Jupiter fundamental beaflosst. Bei vulkaneschen Ausbrëch um Io entstinn zudeem staark Plasmawellen, déi als Jupiter-Bursts im Kuerzwelleberäich ze empfänke sinn. Si klénge ongeféier wéi Brandungswellen oder wéi d'Flatteren vun engem Fändel am Wand.

Vum Jupiter senger Stralungsceinture ginn och stänneg staark Radiowellen aus, an der Frequenz vun etleche Kilohertz bis an den zweestellege Megahertzberäich. Jee no Wellelängt ënnerscheet een déi jovianesch kilometric radiation (KOM), hectometric radiation (HOM), oder decametric radiation (DAM). De gréissten Deel vun där Stralung gëtt vun engem Mechanismus, Cyclotron Maser Instability genannt, an der Géigend vun den Auroras fabrizéiert. D'Radio- an Deelchenstralung vum Jupiter gëtt staark vu senger Rotatioun moduléiert, wouduerch de Jupiter Änlechkeet mat engem ganz klenge Pulsar huet.

Ausser der relativ laangwelleger Radiostralung geet vum Jupiter och eng Synchrotronstralung aus. Dat ass d'Bremsstralung vun deenen an der bannenzeger Stralungsceinture agefaangenen Elektronen, déi sech mat relativistescher Vitess beweegen.

Weider Stralungsceinture[änneren | Quelltext änneren]

D'Stralungsceinture vum Saturn

D'Stralungsceinture vum Saturn sinn vill méi schwaach wéi déi vum Jupiter, nëmmen ongeféier an der Gréissenuerdnung. wéi eis Äerd, obwuel säi Magnéitfeld däitlech méi staark ass wéi dat vun der Äerd. De Grond dofir ass, datt energetesch Deelercher vun de Saturnmounde a vum korpuskularem Material, das de Planéit ëmkreest, absorbéiert gëtt.[4]

Dem Saturn seng stäerkste Stralungsceinture läit tëscht der bannenzeger Kant vum Gastorus vun Enceladus an der baussenzeger Kant vum A-Rank bei 2,3 Saturnradien. Hie gëtt staark vun interplanetare Sonnewandstéierungen beaflosst. Déi zweet bekannt Stralungsceinture vum Saturn, deen 2004 vun der Sond Cassini entdeckt gouf, läit direkt baussenzeg vum bannenzegen D-Rank. Anescht wéi d'Stralungsceinture vum Jupiter, sent d'Stralungsceinture vum Saturn keng Mikrowellestralung aus, déi vun der Äerd aus z'entdecke wier.[5] Trotzdeem sinn si staark genuch, fir d'Ueweflächen vun den Äismounde verwittern ze loossen a Matière wéi Waasser a Sauerstoff vun hinnen fortzeräissen.[6]

D'Planéiten Uranus a Neptun hu méi schwaach Stralungsceinture.

De Merkur huet trotz senges ausgepräegten Magnéitfeld keng Stralungsceinture, well hien ze no un der Sonn drun ass an de Sonnewand direkt d'Uewerfläch erreecht. D'Venus, de Mars an den Äerdmound hu keng Stralungsceinture, well hiert Magnéitfeld ze schwaach ass.

Kënschtlech Stralungsceinture[änneren | Quelltext änneren]

1958 hat d'US-amerikanesch Arméi mat der geheimer Operatioun Argus nogewisen, datt et mat am Weltraum gezünnte Atombombe méiglech ass, eng kënschtlech Stralungsceinture ze schaafen. Si haten dozou dräi Atombomben an 200 km, 240 km an 540 km Héicht iwwer dem Südatlantik gezünnt. Dobäi entstoungen kënschtlech Elektroneceinture, déi fir e puer Wochen do blouwen. Et gouf ugeholl, datt esou kënschtlech Stralungsceinture am Krichsfall fir taktesch Zwecker agesat kënnte ginn.

Referenzen[Quelltext änneren]

  1. Van-Allen-Gürtel: Forscher lösen Geheimnis der irdischen Strahlungsringe spiegel.de, gekuckt de 27. Juli 2013
  2. Oscar Adriani, (et al.): The Discovery of Geomagnetically Trapped Cosmic-Ray Antiprotons. In: The Astrophysical Journal Letters. Band 737, Nr. 2, 2011, S. 1–5 (Preprint-Artikel bei arXiv.org; 126 kB).
  3. Bhardwaj, A.; Gladstone, G.R. (2000). Auroral emissions of the giant planets (PDF). Reviews of Geophysics 38 (3): 295–353.
  4. Andre, N.; Blanc, M.; Maurice, S.; et al. (2008). Identification of Saturn’s magnetospheric regions and associated plasma processes: Synopsis of Cassini observations during orbit insertion, S. 10–11. Reviews of Geophysics 46 (4): RG4008.
  5. Zarka, Phillipe; Lamy, Laurent; Cecconi, Baptiste; Prangé, René; Rucker, Helmut O. (2007). Modulation of Saturn’s radio clock by solar wind speed, S. 384–385. Nature 450 (7167): 265–267.PMID 17994092
  6. Paranicas, C.; Mitchell, D.G.; Krimigis, S.M.; et al. (2007). Sources and losses of energetic protons in Saturn’s magnetosphere. Icarus 197 (2): 519–525.