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太空百慕大——范艾伦辐射带

来源:颗粒在线 362 2019-07-26

在距离地球一百到几百千米的近层宇宙空间,有一个由电子、质子、少量氧离子及其他各种离子等高能带电粒子组成的危险区域,被称为太空中的“百慕大”。

挪威科学家克里斯蒂安·伯克兰和卡尔·斯托默等最早预言,地球把太阳辐射的带电粒子俘获在自己的磁场里,并使它们沿着一定的轨道往复运动,形成一个特殊的环带,使得地球生物免遭太阳粒子的伤害。

美国人造卫星“探险者”1号和3号发射升空到距离地面800米时,星载盖革计数器的读数突然下降为零。空间科学家范艾伦判断,一定是那个区域的辐射过于强大,导致盖革计数器饱和,从而造成探测失灵。

1958年7月26日,“探险者”4号发射,范艾伦(Van Allen)在其计数器前端加盖了一块薄铅片作为过滤器,以挡住一部分辐射,果不其然计数器就可以正常工作。由此,高空处的强电磁辐射带——范艾伦辐射带正式被揭示。

范艾伦辐射带的带电粒子来自太阳风,被地球磁场所俘获,在地球磁极的两个转折点间来回运动。受太阳磁暴影响,不少高能带电粒子逸出,在大气层激发空气分子出现极光现象。

最初人们认为范艾伦辐射带是两层,内层多高能质子,外层多高能电子。2012年美国发射“辐射带风暴探测器”专门研究范艾伦辐射带的结构,发现一个异常超高能的电子辐射区被一股强大的太阳风吹散。这个发现表明,范艾伦辐射带不仅有极大的可变性,而且在地球周围还可能存在着另一个辐射环,这就是范艾伦第三层辐射带。

范艾伦辐射带已经发现了半个多世纪,依然带有不少神秘性,尤其是它的第三层辐射带。与两个内层辐射带相比,它受到太阳活动的影响,经常不明原因地膨胀或收缩,变化幅度之大、变化之紊乱难以解释。

范艾伦1914年生于美国艾奥瓦州,1939年获艾奥瓦大学博士学位。作为美国太空探索奠基人之一的范艾伦,89岁时仍一如既往地来到大学实验楼的办公室里工作。借助陪伴了自己30多年的老式电脑,不停地写着、算着、思考着。

范艾伦的律师父亲早在其童年时,就教育他们兄弟四人必须勤奋,努力工作。范艾伦用自己一生的实践来履行了父亲的教诲。在范艾伦的心中,最愉悦的时光便是走进实验室,周末也很少见他休息。

范艾伦一生中获得无数殊荣。1987年,时任总统罗纳德·里根将美国科学界最高荣誉“国家科学奖章”授予范艾伦。两年之后,他又获得了瑞典皇家科学院颁发的克拉福德奖。这个奖项主要是为那些诺贝尔奖未能涵盖的科学领域所设。

科学小讲堂

范艾伦辐射带(Van Allen Radiation Belts):指在地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能粒子辐射带,主要由地磁场中捕获的高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成,其中只有很少百分比像O+这样的重粒子。范艾伦辐射带分为内外两层,内外层之间存在范艾伦带缝,缝中辐射很少。


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