up
Search      menu
زمین شناسی,جغرافیا :: مقاله کمربند تشعشعي زمين PDF
QR code - کمربند تشعشعي زمين

کمربند تشعشعي زمين

پس از کشف اشعه کيهاني (جريانات ذره اي ، وارد شده به ميدان مغناطيسي زمين از فضا) ، پيشرفت در اين شاخه بي نهايت مهم و جديد فيزيک تقريبا بطور کامل به ارتفاعي بستگي داشت که دانشمندان دستگاههاي پيچيده و شمارنده هاي خود را در سال به نمايش مي گذاشتند. در اين حال از رصدخانه هاي کوهستانهاي بلند ، آزمايشگاه ها ، بالون ، آزمايشات و غيره استفاده مي شده است. بنابرين حتي بالاترين ارتفاع حاصل (۲۰ تا ۸۰ کيلومتر) براي حمل دستگاهها به آن سوي لايه هاي نسبتا متراکم جو کافي نبوده و اين مسئله تفکيک اشعه کيهاني اوليه (مهمترين جزء جريانهاي ذره اي) را از کل جريانهاي ذره اي ثبت شده ، مشکل مي ساخت.
طبيعي است که قسمت حساس موشکهايي که ابتدا وارد فضاي خارجي تر مي شوند بطور اساسي شامل وسايل مختلفي جهت مطالعه ذرات باردار باشد. علائمي که از دستگاههاي ارسالي ، بطور اتوماتيک و بسيار ابتدايي به زمين مي رسيد بسيار باعث تعجب دانشمندان گرديد. در ارتفاعات معيني ، آزمايشگاههاي فضايي خود را در لايه هايي يافتند که به شدت از ذرات باردار پر انرژي اشباع شده بود. اين ذرات باردار بطور وسيعي با اشعه کيهاني اوليه و ثانويه تفاوت دارند.
● تاريخچه پيدايش
اين پديده در حين پرواز اقمار مصنوعي روسي و آمريکايي آشکار شد و براي مدتها دانشمندان از اختلاف شديد در اطلاعات حاصله متعجب و حيران بودند. بنابرين ، بزودي اين معما تفسير گرديد. يک دانشمند روسي ، ورنوف (vernov) و تقريبا بطور هم زمان فيزيکدان آمريکايي وان آلن (van Allen) ثابت کردند که سطح زمين در سطح استوا بوسيله دو کمربند (مطابق با اطلاعات جديدتر حتي سه کمربند) نسبتا مجزا مگنتوسفرها احاطه شده است.
● نحوه پي بردن بوجود کمربند تشعشعي زمين
اين کمربندها بطور غليظي بوسيله ذرات باردار با بارها ، انرژيها و جرمهاي مختلف اشغال شده اند. غلظت ذرات در هر يک از اين کمربندها از مرزي به مرز ديگر تفاوت دارد و فضاي اطراف قطبها عملا عاري از ذرات باردار مي باشد.
پس از اولين پرتاب موشک و پرواز اقمار مصنو عي ، به کمک اطلاعات حاصله ، معلوم شد که ذرات باردار بوسيله ميدانهاي مغناطيسي زمين جذب شده اند.
هر ذره بارداري که يک مرتبه وارد ميدان مغناطيسي زمين شود، شروع به پيچ خوردن حول خطوط نيرو کرده و بطور مداوم در طول آنها حرکت مي کند.
ميزان پيچش مارپيچهاي اوليه بستگي به سرعت اوليه جرم و بار الکتريکي آنها دارد. علاوه بر آن به شدت ميدان مغناطيسي زمين در ناحيه اي از دايره فضايي که ذرات وارد آن شده و تغيير جهت داده اند، نيز بستگي دارد. زيرا ميدان مغناطيسي زمين در نواحي مختلف آن يکسان نمي باشد. نزديک قطب متراکمتر (غليظتر) مي گردد.
ذره بارداري که در طول خط مغناطيسي به صورت مارپيچ حرکت مي کند، از ناحيه نزديک به استوا حرکت نموده و چون به يکي از قطبين مي رسد، با مقاومت در حال افزايشي مواجه شده و متوقف مي شود. سپس به طرف استوا برگشته و بيشتر به طرف قطب مخالف ، يعني در جهت عکس شروع به حرکت مي کند. بدين ترتيب ذره در چيزي به نام تله بزرگ مغناطيسي سرگردان مي شود.
● موقعيت فضايي کمربندهاي تشعشعي زمين
اولين کمربند از ارتفاعي قريب ۵۰۰ کيلومتر بالاي نيمکره غربي و ۱۵۰۰ بالاي نيمکره شرقي زمين شروع مي شود. بالاترين غلظت ذرات در اين کمربند (هسته اش) در ارتفاع ۲ تا ۳ هزار کيلومتري زمين قرار دارد. مرز فوقاني اين کمربند به ارتفاع ۳ تا ۴ هزار کيلومتري سطح زمين مي رسد.
دومين کمربند از ۱۱ – ۱۰ هزار کيلومتري زمين شروع شده و تا ارتفاع ۶۰ – ۴۰ هزار کيلومتري ادامه دارد و در ارتفاع ۲۰ هزار کيلومتري داراي بيشترين غلظت است.
کمربند خارجي تر (سومين کمربند) از ارتفاع ۷۵ – ۶۰ هزار کيلومتري شروع مي شود.
مرز کمربندهاي مذکور تا کنون فقط بطور تقريبي تعيين شده اند و در محدوده معيني بطور تناوبي تغيير مي کنند. دانشمندان درباره نظم و ترتيب اين تغييرات در حال تحقيق هستند.
● ساختار کمربندهاي تشعشعي زمين
با روانه ساختن سيستماتيک اقماري که وسايلي جهت کشف ذرات پر انرژي در ارتفاعات معين با خود حمل مي کنند، کمربندهاي مذکور در حال مطالعه و بررسي مي باشند. ماهيت هر يک از اين کمر بندها نسبت به ديگري متفاوت است.
اولين آن يعني نزديکترين کمربند به زمين ، محتوي پروتونهاي مثبت حامل انرژي بسيار زياد است (بالغ برMev ۱۰۰) فقط متراکم ترين قسمت ميدان مغناطيسي زمين آنها را جذب کرده و نگاه مي دارد.دومين کمر بند اساسا محتوي الکترونهاي با انرژي ۱۰۰-۳۰ کيلو الکترون ولت (Kev) مي باشد.
کمربند سوم که ميدان مغناطيسي زمين در آن ضعيف تر است، محتوي ذراتي با انرژي ev ۲۰۰ يا بيشتر است.
با توجه به اينکه اشعه معمولي که در صنعت دارو سازي بکار مي رود محتوي انرژي ۳۰ تا ۴۰ کيلو الکترون ولت بوده يا هنگامي که دستگاههاي قوي براي تابش به قطعات بزرگ و توده هاي فلزي ، ذرات اتمي را از Mev ۲۰۰ تا Mev ۲ سرعت مي دهند.
خطر بزرگ اين کمربندها (مخصوصا اول و دوم) براي انسان و جانوران و مسافراني که در آينده به ديگر سيارات مسافرت مي کنند، به سهولت حس مي شود. به همين دليل دانشمندان با کوشش و زحمت هر چه تمامتر ، سعي در تعيين تمر کز دقيق و شکل اين کمربندها و کيفيت پخش ذرات آن دارند. تا کنون فقط يک چيز معلوم شده است.
نواحي نزديک به قطبهاي مغناطيسي زمين از ذرات پر انرژي آزاد بوده و مي توان از آنها به عنوان دالانهاي هدايت کننده کشتيهاي فضايي حامل سرنشين بسوي دنياهاي ديگر استفاده نمود.
● منشأ پيدايش کمربندهاي تشعشعي زمين
طبيعي است که اين سوال مطرح شود، اين ذرات تشکيل دهنده کمربندهاي تشعشعي از کجا آمده اند؟ آنها اساسا از اعماق خورشيد پرت شده اند. زمين علي رغم فاصله اش با خورشيد ، دقيقا در خارجي ترين منطقه اتمسفر آن قرار دارد. زيرا هر زمان که فعاليت خورشيدي زياد مي شود و به تعداد ذرات منتشر شده از خورشيد و نيز انرژي آنها افزوده مي گردد. تعداد الکترونها در کمربند تشعشعي دوم نيز افزايش يافته و کمربند به طرف زمين فشرده تر مي شود و مثل اين است که تحت فشار اين ذرات ، کمربند پيچ خورده است.
دليل ديگر آن که ذرات در تله مغناطيسي زمين گير کرده ، آن دسته از ذراتي هستند که انرژي آنها براي گذشتن از کمربند غير کافي بوده است. ذراتي که در اثر برخورد اشعه کيهاني اوليه پر انرژي با اتمهاي بيروني ترين و بي نهايت رقيق شده لايه هاي جو ، بوجود مي آيند و در اين تله بزرگ قرار مي گيرند.
کمربندهاي تشعشعي در نقش حفاظهاي الکترومغناطيسي زمين
لايه هاي جو بيشتر از آنچه که تصور مي شد، تقريبا تا مسافت ۱۵۰ کيلومتري از سطح زمين توسعه يافته اند. ما حتي تجسم نکرده ايم که جو شفاف و تقريبا غير محسوس و نيز ميدان مغناطيسي کاملا غير قابل روءيت و غير محسوس سيار ، همان ، سايبانهاي قابل اطميناني براي بشر و بطور کلي موجودات زنده مي باشند. ماده زنده نيز بطور کاملي در طول صدها ميليون سال ، خود را به قسمتهاي کوچکي از تشعشعات نفوذ کرده و از دو زره طبيعي زمين تطبيق داده است مشکل است. تصور کنيم اگر زمين بطور کاملي از تمام انواع تشعشعات کيهاني حفظ نمي شد، زندگي از روي زمين برداشته شده بود.
بشري که در حال پرواز به فضاهاي خارجي تر است، بطور اتوماتيک از سايبانهاي نجات دهنده خويش اتمسفر زمين و ميدان مغناطيسي آن) محروم شده و در نتيجه بطور ناگهاني تحت تأثير تمام انواع تشعشعات قرار مي گيرد. کمربندهاي تشعشعي زمين به علت غلظت و انرژي زياد الکترونهايي که درآن به دام افتاده اند، بسيار خطرناک هستند. تمام الکترونهاي با انرژي بالاي Kev ۱۰ به ديواره ها و هر ماده فلزي سفينه فضايي ضربه زده و باعث تشعشع ناشي از توقف مي شود و اشعه حاصل شبيه به ذرات ، ماده سلولها و بدن انسان را يونيزه کرده و سبب هلاک وي مي گردد.
ساده ترين روش براي حفظ سرنشينان سفينه از تشعشعات مذکور افزايش ضخامت ديواره هاي سفينه و احاطه کردن آن ، مثلا با يک لايه ضخيم سرب مي باشد و اين بطور اجتناب ناپذيري کشتي فضايي را سنگين خواهد کرد. به تناسب فشار خارجي ، دانشمندان کوشش مي کنند اين اشکال را با قرار دادن يک ميدان مصنوعي مغناطيسي يا الکتريکي در اطراف سفينه فضايي ، برطرف نمايند (شبيه به زمين). اين ميدان آنقدر قوي است که تمام ذرات مهاجم را دفع مي کند.
در عين حال دانشمندان در حال تحقيق روشهاي ديگر حفاظت مي باشند. براي مثال داروهايي که اثرات مضر تشعشع را به روي سلولهاي ارگانيسم محو کرده و يا به تندي کاهش دهد. بعضي دانشمندان معتقدند که اگر سرنشينان سفينه را در خواب هيپنوتيک فرو برند و يا به حالت آنابيوز سرد نمايند، در آن حال تمامي عوارض حياتي بدن به مقدار زيادي کند شده و در نتيجه مقدار اکسيژن مصرفي کاهش يافته و ضرر تحميلي حاصل از تشعشعات يونيزه کننده بر سلولها کم مي شود.

تغييرات آب و هوايي زمين عصر يخبندان در خلال تاريخ، آب و هواي زمين بار ها دستخوش تغييرات اساسي شده است. بين ۸۰۰ تا ۶۰۰ ميليون سال پيش در طي دوره اي به ...

● مقدمه زمين ، سومين سياره نزديک به خورشيد و بزرگترين سياره در ميان سيارات دروني است. ساختار دروني زمين مثل ساير سيارات دروني از يک هسته داخلي و يک هس ...

تعريف: بنا به تعريف انجمن زمين شناسي مهندسي(IAEG)، زمينلغزش عبارتست از جابجايي به سمت پايين توده اي از مواد بر روي يك شيب طبقه بندي زمينلغزش ها: در سا ...

حرکت و جابجايي بخشي از مواد دامنه در امتداد يک سطح گسيختگي مشخص را «لغزش» مي ناميم. در لغزشهاي دامنه اي تغيير شکل از نوع «برش ساده» است. لغزش انواع مخ ...

منطقه ايران را چه در محدوده کمربند کوهزايي رشته کوه البرز و چه در محدوده زاگرس بررسي کنيم، طيف وسيعي را از نظر گستردگي در آمار لرزه ها مشاهده خواهيم ک ...

در حاليکه اطلاعات اندکي تاکنون در باره مرکز کره زمين در اختيار بوده است، هم اکنون داده هاي مربوط به زمين لرزه ها ثابت مي کند که مرکزي ترين و دروني تري ...

امروز همه در اتحاديه اروپا از آتشفشان ايسلند سخن مي گويند!پروازها به شدت مختل شده است و ضربات سخت و جبران ناپذيري به بخش صنايع کشورهاي اروپايي وارد شد ...

شناخت زلزله تعريف زلزله مردم عامي درکلامي ساده زلزله راحرکت ناگهاني زمين ناشي ازخشم نيروهاي ماوراء الطبيعه وخدايان مي دانند که بر بندگان عاصي وعصيانگر ...

دانلود نسخه PDF - کمربند تشعشعي زمين