„Strahlungsgürtel“ – Versionsunterschied
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Strahlungsgürtel sind keinesfalls immer gleichförmig und konstant, sondern können je nach Interaktion des variablen Sternwinds mit der Magnetosphäre größer und kleiner, stärker und schwächer werden, zusätzliche Strahlungszonen ausbilden und wieder verlieren. |
Strahlungsgürtel sind keinesfalls immer gleichförmig und konstant, sondern können je nach Interaktion des variablen Sternwinds mit der Magnetosphäre größer und kleiner, stärker und schwächer werden, zusätzliche Strahlungszonen ausbilden und wieder verlieren. |
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Die [[ionisierende Strahlung]] in Strahlungsgürteln kann die [[Elektronik]] von Raumsonden, Satelliten und anderen Objekten zerstören und lebende [[Organismus|Organismen]] krank machen und töten. Aus diesem Grund müssen Strahlungsgürtel entweder umflogen werden oder es ist besonderer [[Strahlenschutz]] notwendig. |
Die [[ionisierende Strahlung]] in Strahlungsgürteln kann die [[Elektronik]] von Raumsonden, Satelliten und anderen Objekten zerstören und lebende [[Organismus|Organismen]] krank machen und töten. Aus diesem Grund müssen Strahlungsgürtel entweder umflogen werden, die Aufenthaltssdauer in Strahlungsgürteln muss möglichst kurz gehalten werden, oder es ist besonderer [[Strahlenschutz]] notwendig. |
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Bis 2013 nahm man an, dass die hochenergetischen Teilchen (freie [[Proton]]en und [[Elektron]]en) im Van-Allen-Strahlungsgürtel vor allem aus dem [[Sternwind]], im Falle des Sonnensystems aus dem [[Sonnenwind]], sowie von der [[Kosmische Strahlung|kosmischen Strahlung]] stammen und vom Magnetfeld eingefangen werden. 2013 fanden Wissenschaftler jedoch mit Sonden heraus, dass beim Van-Allen-Strahlungsgürtel ein Großteil der Teilchen im Gürtel selbst entsteht, indem dort [[Atom]]e von [[Elektromagnetisches Feld|elektromagnetischen Feldern]] quasi zerrissen und so Elektronen herausgelöst werden.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.sciencemag.org/content/early/2013/07/24/science.1237743 |titel=Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et. all. |hrsg=Science |datum=2013-07-25 |zugriff=2013-07-26}}</ref><ref>[http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/van-allen-guertel-lokale-teilchen-sind-quelle-fuer-strahlung-um-erde-a-913253.html Van-Allen-Gürtel: Forscher lösen Geheimnis der irdischen Strahlungsringe] spiegel.de, abgerufen am 27. Juli 2013</ref> |
Bis 2013 nahm man an, dass die hochenergetischen Teilchen (freie [[Proton]]en und [[Elektron]]en) im Van-Allen-Strahlungsgürtel vor allem aus dem [[Sternwind]], im Falle des Sonnensystems aus dem [[Sonnenwind]], sowie von der [[Kosmische Strahlung|kosmischen Strahlung]] stammen und vom Magnetfeld eingefangen werden. 2013 fanden Wissenschaftler jedoch mit Sonden heraus, dass beim Van-Allen-Strahlungsgürtel ein Großteil der Teilchen im Gürtel selbst entsteht, indem dort [[Atom]]e von [[Elektromagnetisches Feld|elektromagnetischen Feldern]] quasi zerrissen und so Elektronen herausgelöst werden.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.sciencemag.org/content/early/2013/07/24/science.1237743 |titel=Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et. all. |hrsg=Science |datum=2013-07-25 |zugriff=2013-07-26}}</ref><ref>[http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/van-allen-guertel-lokale-teilchen-sind-quelle-fuer-strahlung-um-erde-a-913253.html Van-Allen-Gürtel: Forscher lösen Geheimnis der irdischen Strahlungsringe] spiegel.de, abgerufen am 27. Juli 2013</ref> |
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Die geladenen Teilchen werden im Strahlungsgürtel durch das Magnetfeld infolge der [[Lorentzkraft]] abgelenkt |
Die geladenen Teilchen werden im Strahlungsgürtel durch das Magnetfeld infolge der [[Lorentzkraft]] abgelenkt. Sie folgen den magnetischen [[Feldlinien]], wenn sie aber in die Nähe der [[Pol (Geographie)|Pole]] geraten, wo sich die Feldlinien verengen, werden sie in die Gegenrichtung umgelenkt. Auf diese Weise sind sie in einer [[Magnetische Flasche|magnetischen Flasche]] eingeschlossen und schwingen mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Polen des Planeten hin und her.<ref>{{cite web |url=http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/Intro.html |title=The Exploration of the Earth's Magnetosphere |last1=Stern |first1=David P. |last2=Peredo |first2=Mauricio |website=The Exploration of the Earth's Magnetosphere |publisher=NASA/GSFC |accessdate=2013-09-27}}</ref> Im Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde beträgt die [[Schwingungsdauer]] der Teilchen etwa eine Sekunde. Global gesehen ist die Bewegung der Teilchen chaotisch.<ref>{{cite journal |last1=Dilão |first1=R. |last2=Alves-Pires |first2=R. |date=2007 |title=Chaos in the Störmer problem |journal=Progress In Nonlinear Differential Equations and Their Applications |volume=75 |pages=175–194 |publisher=[[Birkhäuser Verlag|Birkhäuser Verlag]] Basel |oclc=225210556 |doi=10.1007/978-3-7643-8482-1_14}}</ref> |
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== Strahlungszonen == |
== Strahlungszonen == |
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Version vom 29. Juni 2016, 10:15 Uhr
Ein Strahlungsgürtel ist ein Ring (Torus) energiereicher geladener Teilchen im Weltraum, die vom Magnetfeld eines Planeten, seiner Magnetosphäre, eingefangen werden.
Der zuerst vorhergesagte, entdeckte und bestuntersuchte Strahlungsgürtel ist der Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde, benannt nach James Van Allen. Grundsätzlich besitzt vermutlich jeder Himmelskörper, der ein ausreichend starkes Magnetfeld hat, einen oder mehrere Strahlungsgürtel. Im Sonnensystem ist der Planet mit dem stärksten Magnetfeld und dem stärksten Strahlungsgürtel mit deutlichem Abstand der Gasriese Jupiter. Sein Magnetfeld ist 20-mal stärker als das Magnetfeld der Erde.[1]
Strahlungsgürtel sind keinesfalls immer gleichförmig und konstant, sondern können je nach Interaktion des variablen Sternwinds mit der Magnetosphäre größer und kleiner, stärker und schwächer werden, zusätzliche Strahlungszonen ausbilden und wieder verlieren.
Die ionisierende Strahlung in Strahlungsgürteln kann die Elektronik von Raumsonden, Satelliten und anderen Objekten zerstören und lebende Organismen krank machen und töten. Aus diesem Grund müssen Strahlungsgürtel entweder umflogen werden, die Aufenthaltssdauer in Strahlungsgürteln muss möglichst kurz gehalten werden, oder es ist besonderer Strahlenschutz notwendig.
Entstehung
Bis 2013 nahm man an, dass die hochenergetischen Teilchen (freie Protonen und Elektronen) im Van-Allen-Strahlungsgürtel vor allem aus dem Sternwind, im Falle des Sonnensystems aus dem Sonnenwind, sowie von der kosmischen Strahlung stammen und vom Magnetfeld eingefangen werden. 2013 fanden Wissenschaftler jedoch mit Sonden heraus, dass beim Van-Allen-Strahlungsgürtel ein Großteil der Teilchen im Gürtel selbst entsteht, indem dort Atome von elektromagnetischen Feldern quasi zerrissen und so Elektronen herausgelöst werden.[2][3]
Die geladenen Teilchen werden im Strahlungsgürtel durch das Magnetfeld infolge der Lorentzkraft abgelenkt. Sie folgen den magnetischen Feldlinien, wenn sie aber in die Nähe der Pole geraten, wo sich die Feldlinien verengen, werden sie in die Gegenrichtung umgelenkt. Auf diese Weise sind sie in einer magnetischen Flasche eingeschlossen und schwingen mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Polen des Planeten hin und her.[4] Im Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde beträgt die Schwingungsdauer der Teilchen etwa eine Sekunde. Global gesehen ist die Bewegung der Teilchen chaotisch.[5]
Strahlungszonen
(oben: Protonen, unten: Elektronen)
Strahlungsgürtel besitzen oft mehrere gentrennte schlauch- oder mantelförmige Strahlungszonen mit jeweils anderen charakteristischen Teilchen, so dass man auch von mehreren Strahlungsgürteln sprechen kann. Bei der Erde wurden bislang drei Strahlungsgürtel entdeckt.
Einzelnachweise
- ↑ Wilhelm Raith: Erde und Planeten. Walter de Gruyter, 2001, ISBN 978-3-11-019802-7, S. 573 (books.google.de).
- ↑ Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et. all. Science, 25. Juli 2013, abgerufen am 26. Juli 2013.
- ↑ Van-Allen-Gürtel: Forscher lösen Geheimnis der irdischen Strahlungsringe spiegel.de, abgerufen am 27. Juli 2013
- ↑ David P. Stern, Mauricio Peredo: The Exploration of the Earth's Magnetosphere. In: The Exploration of the Earth's Magnetosphere. NASA/GSFC, abgerufen am 27. September 2013.
- ↑ R. Dilão, R. Alves-Pires: Chaos in the Störmer problem. In: Progress In Nonlinear Differential Equations and Their Applications. 75. Jahrgang. Birkhäuser Verlag Basel, 2007, OCLC 225210556, S. 175–194, doi:10.1007/978-3-7643-8482-1_14.