fasce di Van Allen

fasce di Van Allen

Regioni ricche di particelle di alta energia (plasma), principalmente protoni e elettroni, tenute imprigionate dal campo magnetico terrestre a una distanza fissa dal pianeta. Le fasce di particelle veloci intrappolate attorno alla Terra possono essere divise in due zone. Una fascia interna, detta propriamente fascia di Van Allen, in onore del suo scopritore James A. Van Allen, localizzata a ca. 6300 km dalla Terra e costituita prevalentemente da protoni ad alta energia (10÷50 MeV). L’origine di tale fascia è da ricondursi alla radiazione cosmica, la quale riempie lo spazio di una fitta pioggerellina di protoni ad alta velocità che collidono con gli atomi dell’atmosfera, e sono quindi intrappolati dalla magnetosfera. Sebbene il numero di tali atomi sia estremamente ridotto, le fasce di Van Allen sono lentamente riuscite a formarsi accumulando una zona piena di plasma ad alta energia. Accanto ai protoni ad alta energia, vi è un grande numero di elettroni e protoni a energie inferiori (1÷100 keV), che risultano responsabili delle aurore polari nel momento in cui vengono a contatto con l’alta atmosfera. La fascia più esterna (a ca. 40.000 km dalla Terra) è molto più estesa ed è circondata da una regione a bassa intensità, detta ring current, composta principalmente di elettroni e di ioni (tra cui particelle alfa e ioni O⁺), la cui origine è dovuta al concorso di più fenomeni fisici. Le particelle intrappolate sono costrette, dalle linee di forza del campo geomagnetico, a compiere traiettorie spiraleggianti attorno alla Terra. Complessivamente tale moto di cariche elettriche è equivalente a una corrente elettrica, che gioca una parte importante durante le tempeste magnetiche che colpiscono la Terra. Prima della loro scoperta, nel 1958, si pensava che tali particelle fossero generate in corrispondenza di una tempesta magnetica e che la ring current si venisse a creare durante tale fenomeno per poi scomparire insieme a esso. Fu grazie alla missione Explorer I, sotto la guida di Van Allen, che fu possibile la rilevazione di tali particelle. Il satellite trasportava, infatti, un piccolo contatore Geiger per l’osservazione dei raggi cosmici: l’esperimento mostrò che ad alta quota lo strumento non riusciva a rilevare particelle. Poco dopo fu lanciato Explorer III, che permise di scoprire che la mancata rilevazione era da attribuire alla presenza di un’intensa zona di particelle energetiche. Lo studio delle fasce di Van Allen proseguì con due successive missioni, Explorer IV e Pioneer III. Simili regioni di particelle sono state osservate anche attorno ad altri pianeti. L’elevata energia coinvolta rende tali fasce una zona molto critica sia per la salvaguardia dei satelliti artificiali, sia per la salute degli astronauti in missione.

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