As correias de Van Allen pulsando a partir de partículas solares. Crédito da imagem: NASA / Tom Bridgman. Clique para ampliar
Uma “zona segura” nos cinturões de radiação ao redor da Terra se move mais alto em altitude e latitude durante picos de atividade solar, de acordo com uma nova pesquisa realizada por uma equipe liderada pela NASA. A zona segura oferece intensidades de radiação reduzidas a qualquer espaçonave em potencial que precise voar na região do cinto de radiação.
"Esta nova pesquisa nos aproxima mais do entendimento de como uma seção do cinturão de radiação desaparece", disse Shing Fung, do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland. versão em linha das Cartas de Pesquisa Geofísica em 22 de fevereiro.
A equipe baseou seus resultados em medições de partículas de alta velocidade (elétrons), que compreendem o "cinturão de radiação Van Allen", da série de naves espaciais meteorológicas da órbita polar da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica de 1978 a 1999. À medida que a espaçonave voava Em suas órbitas polares, eles detectaram menos partículas do cinto de radiação em uma certa faixa de latitude, indicando passagens de zona segura pela sonda. Os pesquisadores compararam os dados obtidos durante períodos de atividade solar relativamente baixos, chamados mínimos solares, com dados dos períodos de pico de atividade solar, chamados máximos solares. Eles notaram uma mudança na localização da zona segura em direção a latitudes mais altas e, portanto, a altitudes, durante o máximo solar.
Se os cintos de radiação fossem visíveis, eles se pareceriam com um par de rosquinhas ao redor da Terra, uma dentro da outra com a Terra no "buraco" da rosquinha mais interna. A zona segura, chamada de "região da fenda", apareceria como um espaço entre a rosca interna e externa. Os cintos são na verdade compostos de partículas eletricamente carregadas de alta velocidade (elétrons e núcleos atômicos) que ficam presas no campo magnético da Terra.
O campo magnético da Terra pode ser representado por linhas de força magnética emergentes da região polar sul, para o espaço e de volta para a região polar norte. Como as partículas do cinto de radiação são carregadas, seus movimentos são guiados pelas linhas magnéticas de força. Partículas presas saltariam entre os pólos enquanto espiralavam ao redor das linhas de campo.
As ondas de rádio de frequência muito baixa (VLF) e o gás de fundo (plasma) também estão presos nessa região. Assim como um prisma que pode dobrar um feixe de luz, o plasma pode dobrar os caminhos de propagação da onda VLF, fazendo com que as ondas fluam ao longo do campo magnético da Terra. As ondas VLF limpam a zona segura, interagindo com as partículas do cinto de radiação, removendo um pouco de sua energia e mudando de direção. Isso diminui o local acima das regiões polares onde as partículas ricocheteiam (chamado ponto de espelho). Eventualmente, o ponto do espelho fica tão baixo que fica na atmosfera da Terra. Quando isso acontece, as partículas retidas colidem com as partículas atmosféricas e são perdidas.
Segundo a equipe, a zona segura é criada em uma região onde as condições são favoráveis para que as ondas VLF chutem as partículas. Sua pesquisa é a primeira indicação de que a localização desta região pode mudar com o ciclo de atividade solar. O Sol passa por um ciclo de 11 anos de atividade, do máximo ao mínimo, e vice-versa. Durante o máximo solar, o aumento da radiação ultravioleta solar (UV) aquece a atmosfera superior da Terra, a ionosfera, fazendo com que ela se expanda. Isso aumenta a densidade do plasma preso no campo magnético da Terra.
Condições favoráveis para a interação onda-partícula VLF dependem da combinação específica de densidade plasmática e força do campo magnético. Embora a densidade do plasma geralmente diminua com a altitude, a expansão da ionosfera durante o máximo solar torna o plasma mais denso na altitude solar-mínima da zona segura e força a densidade favorável do plasma para a zona segura migrar para uma altitude mais alta. Além disso, a força do campo magnético também diminui com a altitude. Para encontrar a força do campo magnético favorável para a zona segura em altitudes mais altas, seria necessário migrar em direção aos pólos (latitudes mais altas), onde as linhas do campo magnético são mais concentradas e, portanto, mais fortes.
"Essa descoberta ajuda a restringir a busca pela região de interação onda-partícula primária que cria a zona segura", disse Fung. “Embora nenhuma espaçonave conhecida use a zona segura hoje em dia, nosso conhecimento pode ajudar a planejar e operar missões futuras que desejam tirar vantagem da zona.”
Segundo os pesquisadores, sua descoberta foi possibilitada por uma nova ferramenta de seleção e recuperação de dados desenvolvida pela equipe, chamada Sistema de Consulta do Estado Magnetosférico. A pesquisa foi financiada pela NASA e pelo Conselho Nacional de Pesquisa. A equipe inclui Fung, Dr. Xi Shao (Conselho Nacional de Pesquisa, Washington) e Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Maryland).
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
