Sabuk sinaran Van Allen
Sabuk sinaran Van Allen (Bahasa Inggeris: Van Allen radiation belt) ialah satu lingkaran yang dipenuhi dengan proton yang sangat bercas. Ia terletak sekitar 4,000 batu (6,400 km) dari permukaan Bumi.[1]. Ia terbahagi kepada dua lapisan; sabuk sinaran dalaman dan sabut sinaran luaran.
Isi kandungan |
Penemuan [sunting]
Sabuk sinaran Van Allen dikesan kewujudannya pada tahun 1958 oleh James Van Allen. Beliau telah lama mengkaji lapisan atas atmosfera Bumi dengan belon yang boleh mengesan radiasi di atmosfera.[2]
Pada 31 Januari 1958, Explorer 1 dilancarkan ke orbit oleh Amerika Syarikat. Ia merupakan satelit pertama Amerika Syarikat yang dihantar ke orbit dan dilancarkan lebih kurang empat bulan selepas pelancaran Sputnik 1 oleh Soviet Union.[3] Satelit itu membawa bersama-sama dengannya satu pembilang Geiger dan altimeter yang diletakkan oleh kumpulan Van Allen untuk mendapatkan bacaan tahap radiasi pada altitud tertentu.
Pasukan Van Allen yang melakukan pemerhatian terhadap bacaan pembilang Geiger mendapati bahawa bacaan pembilang itu naik secara perlahan-lahan kemudian jatuh ke kosong. Kemudian, bacaannya naik semula dan sekali lagi kembali ke kosong. Setelah lebih pemerhatian dijalankan, mereka mendapati bahawa tahap radiasi di kawasan di mana bacaannya kosong sebenarnya bukanlah tidak ada sebarang radiasi, tetapi bacaannya terlalu tinggi sehingga melebihi julat ukuran pembilan tersebut.[2]
Kawasan dengan radiasi tinggi itu dipetakan dan dinamakan sebagai sabuk sinaran Van Allen.
Penemuan sabuk sinaran luaran Van Allen [sunting]
Pada 6 Disember 1958, Pioneer 3 telah dilancarkan untuk menyambung misi Pioneer. Tujuan kapal angkasa ini dilancarkan adalah untuk terbang melepasi Bulan dan menghantar kembali maklumat berkenaan tahap radiasi di persekitaran Bumi dan Bulan. Untuk tujuan ini, Pioneer 3 membawa bersama-sama penghitung Geiger untuk mengukur tahap radiasi.
Pelancaran Pioneer 3 tidak berjaya kerana ia gagal untuk melepasi halaju lepas Bumi. Namun, ia masih dapat mencapai altitud 102,332 km dari aras laut dan mengesan kewujudan sabuk sinaran luaran Van Allen.
Pada 3 Mac 1959, Pioneer 4 menyambung misi Pioneer 3 yang tidak berjaya dilengkapkan tadi. Tidak seperti Pioneer 3, Pioneer 4 berjaya melepasi halaju lepas Bumi, dan ini menjadikannya kapal angkasa pertama Amerika yang berjaya melepasi tarikan graviti Bumi. Ia terbang sehingga berada 58,983 km dari permukaan Bulan. Kapal angkasa ini juga dapat mengesan kewujudan sabuk sinaran luaran Van Allen.[4][5]
Penemuan sabuk sinaran ketiga dan keempat [sunting]
Pada 25 Julai 1990, kapal angkasa Combined Release and Radiation Effects Satellite (CRRES) telah dihantar ke orbit untuk mengkaji plasma dan zarah bercas di dalam magnetosfera Bumi. Dalam kajiannya, ia telah berjaya menemui sabuk sinaran ketiga yang berada di antara sabuk sinaran dalaman dan luaran.[5][6]
Pada 8 Mei 1998 pula, terdapat banyak gangguan dalam aktiviti suria yang menyebabkan terbentuknya sabuk sinaran keempat di antara kedua-dua lapisan sabuk sinaran Van Allen. Namun, sabuk sinaran ini hilang begitu sahaja setelah aktiviti suria menurun.[1]
Ciri-ciri [sunting]
Sabuk sinaran Van Allen terbahagi kepada dua bahagian; sabuk sinaran luaran dan sabuk sinaran dalaman. Sabuk sinaran dalaman terletak pada ketinggian 1,000-6,000 kilometer dari permukaan Bumi. Sabuk sinaran luaran pula terletak pada ketinggian 15,000-25,000 kilometer.[7] Kedua-dua sabuk sinaran ini berbentuk toroid.
Kedua-dua sabuk sinaran ini terdiri daripada partikel-partikel elektron dan proton yang bertenaga dan dicas dengan tenaga elektrik. Jumlah tenaga kinetik yang terkandung dalam partikel-partikel ini adalah lebih banyak daripada atau tepat 30keV.
Sabuk sinaran Van Allen merupakan sebahagian daripada lapisan magnetosfera yang terletak di antara 3,000 hingga 10,000 kilometer di atas aras Bumi.
Sabuk sinaran dalaman [sunting]
Sabuk sinaran dalaman Van Allen dipenuhi oleh proton bercas tinggi; di antara 10-100 MeV tenaga. Proton-proton bercas tinggi ini terbentuk hasil daripada perlanggaran antara ion-ion sinar kosmik dan atom-atom di atmosfera Bumi. Radiasi ini mempunyai kekuatan yang agak rendah (setara dengan kekuatan cahaya bintang), namun setelah beberapa tahun terkumpul, dan disebabkan kedudukan sabuk sinaran ini yang berdekatan dengan Bumi, ia dapat mencapai kestabilan dan kekuatan yang tinggi.
Partikel-partikel bercas di dalam sabuk sinaran dalaman dapat menembusi sebuah kapal angkasa. Pendedahan berpanjangan kepadanya dapat merosakkan peralatan dan menjejaskan kesihatan angkasawan. Kapal angkasa berpemandu atau tidak berpemandu kerap menjauhi kawasan ini.[8][9]
Sabuk sinaran luaran [sunting]
Sabuk sinaran luaran Van Allen terdiri oleh ion-ion dengan cas lebih rendah berbanding dengan proton-proton di sabuk sinaran dalam; kira-kira 1 MeV. Sabuk sinaran ini mengikuti bentuk garisan medan magnet Bumi.
Tidak seperti sabuk sinaran dalaman, sabuk sinaran luaran adalah tidak tetap dan sentiasa berubah. Jumlah zarah yang terkandung di dalam zon ini meningkat apabila kejadian ribut suria di Matahari meningkat, dan menurun apabila ia menurun.
Di sekeliling sabuk sinaran ini, terdapat satu zon yang lebih besar yang mengandungi ion-ion dan elektron-elektron bercas lemah (lebih kurang 0.05 MeV) yang dinamakan arus cincin. Namun, elektron bertenaga juga boleh ditemui di sini.[8][9][10]
Fungsi dan ancaman [sunting]
Fungsi [sunting]
Sabuk sinaran Van Allen memerangkap zarah-zarah bercas dari Matahari yang tiba ke Bumi melalui ribut suria. Pergerakan zarah-zarah bercas ini dipesongkan oleh magnetosfera Bumi. Sebahagian daripada zarah-zarah ini disalurkan ke sabuk sinaran luar, sebahagian daripadanya dipesongkan ke dalam sabuk sinaran dalaman dan sebahagian daripadanya dipesongkan ke Kutub Utara dan Kutub Selatan, lalu berinteraksi dengan atom-atom di udara dan membentuk aurora.
Secara ringkas, sabuk sinaran Van Allen melindungi Bumi daripada dihentam zarah-zarah berbahaya dari Matahari.
Ancaman [sunting]
Meskipun sabuk sinaran Van Allen melindungi Bumi, ia juga mendatangkan bahaya kepada pengembaraan angkasa.
Panel suria, litar berintegrasi, dan sensor boleh rosak disebabkan radiasi. Ribut geomagnetik kadangkala dapat merosakkan komponen-komponen elektronik di dalam kapal angkasa. Oleh kerana litar-litar elektronik telah dibina semakin kecil, ia lebih terdedah kepada kerosakan. Ia juga boleh mendatangkan masalah kesihatan kepada manusia. Teleskop Angkasa Hubble adalah salah satu satelit yang akan menutup semua sensornya apabila berada di kawasan beradiasi tinggi. Sebuah satelit yang dilindungi 3 mm aluminium dan melalui sabuk sinaran ini akan didedahkan kepada 2,500 rem (25 Sv) setahun.
Kaitan dengan Program Apollo [sunting]
Program Apollo ke Bulan dari tahun 1961-1975 diselubungi pelbagai teori konspirasi yang mengatakan pendaratan itu telah dipalsukan oleh NASA. Salah satu dakwaan teori ini ialah semua angkasawan yang terlibat dalam Program Apollo tidak mungkin selamat semasa melalui sabuk sinaran Van Allen kerana jumlah radiasi yang berada di paras bahaya di kawasan itu.
Kapal-kapal angkasa Apollo bergerak melalui sabuk sinaran ini dalam masa empat jam, dan para angkasawan di dalamnya dilindungi oleh badan aluminium kapal angkasa itu sendiri. Tambahan pula, laluan yang diambil oleh kapal angkasa ke Bulan adalah laluan yang mempunyai jumlah radiasi terendah. Dr. James Van Allen sendiri telah menafikan kenyataan bahawa paras radiasi di kawasan yang dilalui kapal angkasa Apollo adalah di tahap bahaya.[11] Plait merekodkan tahap radiasi kurang daipada 1 rem (10 mSv), iaitu jumlah radiasi yang sama seperti berada di paras laut selama 3 tahun.
Rujukan [sunting]
- ↑ 1.0 1.1 "Van Allen Radiation Belts". US Centennial of Flight Commision. http://centennialofflight.gov/essay/Dictionary/RADIATION_BELTS/DI160.htm. Capaian 2011-10-25.
- ↑ 2.0 2.1 "The Discovery of the Radiation Belts". National Earth Science Teachers Association. http://www.windows2universe.org/earth/Magnetosphere/radiation_belts_discovery.html. Capaian 2011-10-25.
- ↑ "Explorer". National Earth Science Teachers Association. http://www.windows2universe.org/space_missions/explorer.html. Capaian 2011-10-25.
- ↑ Mark Wade. "Pioneer 3-4". http://www.astronautix.com/craft/pioeer34.htm. Capaian 2011-10-25.
- ↑ 5.0 5.1 "Space Today Online - Answers To Your Question (Q: What is the Van Allen Belt?)". Space Today Online. http://www.spacetoday.org/Questions/VanAllenBelts.html. Capaian 2011-10-25.
- ↑ "CRRES". NASA. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/masterCatalog.do?sc=1990-065A. Capaian 2011-10-26.
- ↑ "How Stuff Works - Van Allen Radiation Belts" (dalam Bahasa English). http://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/van-allen-radiation-belts-info.htm. Capaian 2012-06-26.
- ↑ 8.0 8.1 "ESA Space WeatherSite - Radiation Belts". European Space Agency. http://www.esa-spaceweather.net/spweather/BACKGROUND/PHYS_PROC/RADIATION_BELT/intro_radiation.html. Capaian 2012-06-25.
- ↑ 9.0 9.1 [|Dr. David P. Stern]; Dr. Mauricio Peredo (1996-06-05). "Radiation Belts - The Earth's Radiation Belts" (dalam Bahasa English). http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/Iradbelt.html.
- ↑ "The Outer Radiation Belt". http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/woutbelt.html. Capaian 2012-06-25.
- ↑ "Clavius: Persekitaran - Radiasi dan Sabuk Sinaran Van Allen" (dalam Bahasa English). Clavius.org. http://www.clavius.org/envrad.html. Capaian 2012-06-26.
