Sabuk Van Allen berdenyut dari partikel matahari. Kredit gambar: NASA / Tom Bridgman. klik untuk memperbesar
"Zona aman" di sabuk radiasi di sekitar Bumi bergerak lebih tinggi dalam ketinggian dan garis lintang selama puncak aktivitas matahari, menurut penelitian baru oleh tim yang dipimpin NASA. Zona aman menawarkan pengurangan intensitas radiasi ke pesawat ruang angkasa potensial yang harus terbang di wilayah sabuk radiasi.
"Penelitian baru ini membawa kita lebih dekat untuk memahami bagaimana bagian dari sabuk radiasi menghilang," kata Dr Shing Fung dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA, Greenbelt, Md. Fung adalah penulis utama makalah tentang penelitian ini yang muncul di versi baris dari Geophysical Research Letters 22 Februari.
Tim ini mendasarkan hasilnya pada pengukuran partikel berkecepatan tinggi (elektron), yang terdiri dari "sabuk radiasi Van Allen", dari seri National Oceanic and Atmospheric Administration's seri pesawat ruang angkasa meteorologi yang mengorbit kutub selama 1978 hingga 1999. Ketika pesawat ruang angkasa terbang di mengorbit kutubnya, mereka mendeteksi lebih sedikit partikel sabuk radiasi pada rentang garis lintang tertentu, yang mengindikasikan lintasan zona aman oleh pesawat ruang angkasa. Para peneliti membandingkan data yang diambil selama periode aktivitas matahari yang relatif rendah, yang disebut solar minimum, dengan data dari periode puncak aktivitas matahari, yang disebut solar maksimum. Mereka memperhatikan pergeseran lokasi zona aman menuju garis lintang lebih tinggi, dan karenanya ketinggian, selama maksimum matahari.
Jika sabuk radiasi terlihat, mereka akan menyerupai sepasang donat di sekitar Bumi, satu di dalam yang lain dengan Bumi di "lubang" donat terdalam. Zona aman, yang disebut "wilayah slot", akan muncul sebagai celah antara donat dalam dan luar. Sabuk sebenarnya terdiri dari partikel bermuatan listrik berkecepatan tinggi (elektron dan inti atom) yang terperangkap di medan magnet Bumi.
Medan magnet Bumi dapat diwakili oleh garis-garis gaya magnet yang muncul dari wilayah Kutub Selatan, keluar ke angkasa dan kembali ke wilayah Kutub Utara. Karena partikel sabuk radiasi diisi, gerakannya dipandu oleh garis gaya magnet. Partikel yang terperangkap akan memantul di antara kutub sambil berputar di sekitar garis medan.
Gelombang radio Sangat Rendah Frekuensi (VLF) dan gas latar (plasma) juga terperangkap di wilayah ini. Sama seperti prisma yang dapat membelokkan berkas cahaya, plasma dapat menekuk jalur perambatan gelombang VLF, menyebabkan gelombang mengalir di sepanjang medan magnet bumi. Gelombang VLF membersihkan zona aman dengan berinteraksi dengan partikel sabuk radiasi, menghilangkan sedikit energi mereka dan mengubah arah mereka. Ini menurunkan tempat di atas daerah kutub di mana partikel memantul (disebut titik cermin). Akhirnya, titik cermin menjadi sangat rendah sehingga berada di atmosfer Bumi. Ketika ini terjadi, partikel yang terperangkap bertabrakan dengan partikel atmosfer dan hilang.
Menurut tim, zona aman dibuat di wilayah di mana kondisinya menguntungkan bagi gelombang VLF untuk menendang partikel. Penelitian mereka adalah indikasi pertama bahwa lokasi wilayah ini dapat berubah dengan siklus aktivitas matahari. Matahari menjalani siklus aktivitas 11 tahun, dari maksimum ke minimum, dan kembali lagi. Selama maksimum matahari, peningkatan radiasi ultraviolet matahari (UV) memanaskan atmosfer bagian atas Bumi, ionosfer, menyebabkannya mengembang. Ini meningkatkan kerapatan plasma yang terperangkap dalam medan magnet Bumi.
Kondisi yang menguntungkan untuk interaksi gelombang-partikel VLF tergantung pada kombinasi spesifik kepadatan plasma dan kekuatan medan magnet. Meskipun kerapatan plasma umumnya menurun dengan ketinggian, perluasan ionosfer selama maksimum matahari membuat plasma lebih padat di ketinggian minimum matahari di zona aman, dan memaksa kerapatan plasma yang menguntungkan untuk zona aman untuk bermigrasi ke ketinggian yang lebih tinggi. Selain itu, kekuatan medan magnet juga berkurang dengan ketinggian. Untuk menemukan kekuatan medan magnet yang menguntungkan untuk zona aman di ketinggian yang lebih tinggi, seseorang harus bermigrasi ke kutub (lintang lebih tinggi), di mana garis medan magnet lebih terkonsentrasi dan dengan demikian lebih kuat.
"Penemuan ini membantu mempersempit pencarian untuk wilayah interaksi gelombang-partikel primer yang menciptakan zona aman," kata Fung. "Meskipun tidak ada pesawat ruang angkasa yang diketahui menggunakan zona aman secara luas sekarang, pengetahuan kita dapat membantu perencanaan dan operasi misi masa depan yang ingin mengambil keuntungan dari zona tersebut."
Menurut para peneliti, penemuan mereka dimungkinkan oleh pemilihan data baru dan alat pengambilan yang dikembangkan oleh tim, yang disebut Sistem Permintaan Status Magnetosfer. Penelitian ini didanai oleh NASA dan National Research Council. Tim tersebut termasuk Fung, Dr. Xi Shao (Dewan Riset Nasional, Washington), dan Dr. Lun C. Tan (QSS Group, Inc., Lanham, Md.).
Sumber Asli: Rilis Berita NASA
