Van Allenin vyöhyke

Van Allenin vyöhykkeet ovat Maan ympärillä olevia toroideja vyöhykkeitä, joissa on Maan magneettikentän vangitsemia suurienergisiä sähköisiä hiukkasia, elektroneja ja protoneja, eli plasmaa. Van Allenin vyöhykkeiden hiukkaset häiritsevät avaruuslaitteiden elektroniikkaa, esimerkiksi keinotekoisia satelliitteja. Kun Van Allenin vyöhykkeet ylilatautuvat Auringon purkausten takia, niiden hiukkasia sinkoaa maan ilmakehään aiheuttaen revontulia. Nimensä ne saivat yhdysvaltalaisen avaruustutkijan James Van Allenin mukaan.

Van Allenin vyöhykkeitä on kaksi. Ne kiertävät maata ja ulottuvat 65 asteen päähän päiväntasaajasta; napa-alueilla on reikä. Sisempi vyö on noin 1 000 – 6 000 kilometrin korkeudessa maanpinnasta ja koostuu lähinnä positiivisesti varatuista protoneista. Sen protonien energia on yli 100 megaelektronivolttia. Tämän sisemmän vyön alueella Maan magneettikenttä on huomattavasti voimakkaampi kuin ulomman.

Ulompi Van Allenin vyö on 10 000 – 65 000 kilometrin korkeudessa, voimakkaimmillaan 14 500 – 19 000 kilometrissä, ja koostuu lähinnä negatiivisesti varatuista elektroneista. Ulompi vyöhyke heikkenee nopeasti etäisyyden kasvaessa siten, että elektronin liike-energia E > 40 keV pienenee 100 kilometrin säteellä tuhatkertaisesti. Muutos johtuu aurinkotuulesta. Elektronien seassa on ioneja: protoneja, alfahiukkasia (heliumytimiä) ja happi-ioneja. Ionit tulevat luultavasti monista eri lähteistä Van Allenin vyöhön.

Van Allenin vyöhykkeiden olemassaolo oli ennustettu jo ennen satelliittien aikaa. Ne löydettiin yhdysvaltalaisten satelliittien Explorer 1:n 31. tammikuuta 1958 ja Explorer 3:n tekemistä mittauksista, joita tutki professori James Van Allen. Explorer 4 ja Pioneer 3 kartoittivat säteilyvyöhykkeiden muodon.

Maan ilmakehän takia Van Allenin vyöhykkeet ovat aina vähintään 200 kilometrin korkeudessa. Kolmen millimetrin paksuisella alumiinilla suojattu satelliitti vastaanottaa tällä alueella 2 500 rem (25 Sv) säteilyannoksen vuodessa. Kuulennolla tullut säteilymäärä oli pieni, koska nopeasti liikkunut kuualus ei ehtinyt vastaanottaa kyllin paljon säteilyä, ja aluksen kuori suojasi säteilyltä^[1]^[2].