حزام فان آلن الإشعاعي

حزام فان ألن Van Allen Belt طوق من الإشعاعات المؤينة عالية الطاقة يحيط بالأرض. كما يطلق اسم العالم فان ألن أحياناً على مجموعة الأحزمة الإشعاعية التي تحيط بكواكب أخرى ضمن ظروف مماثلة. وتتكون هذه الأحزمة من أيونات موجبة الشحنة معظمها من البروتونات ومن إلكترونات سالبة الشحنة ،ناجمة عن الأشعة الكونية وعن النشاط الشمسي تقع في مصيدة الحقل المغنطيسي الأرضي.

اكتشف الفيزيائي الأمريكي فان ألن عام 1958 منطقة من الإشعاعات تحيط بالأرض حين كان يجمع معلومات عن الإشعاعات الكونية بوساطة عدّاد غايغر - موللر G-M المحمول على ساتل أكسبلورر1، وقدّر ارتفاع الكثافة الإشعاعية العظمى عند 6000كم، الذي يقارب نصف قطر الأرض. تلا ذلك إرسال سواتل أخرى فاكتشف حزام إشعاعات آخر سمي الحزام الإشعاعي الخارجي. كما اكتشفت مؤخراً أحزمة أخرى تتشكل وتختفي. يمتد الحزام الأول ما بين 1.1 و3.3 مرة نصف قطر الأرض ويحتوي على بروتونات و أيونات أكسجين ونوى هليوم أو جسيمات ألفا، بينما يمتد الخارجي ما بين 3 و9 مرات نصف قطر الأرض ويشغل معظمه إلكترونات تصل ذروة كثافتها عند ارتفاع يساوي 4 مرات نصف قطر الأرض. ويتصف الحزام الأول باستقرار عالٍ بمرور الزمن بالمقارنة مع الاستقرار الضعيف للحزام الخارجي الذي يتغير تغيراً كبيراً وخاصة عند ذروة نشاط البقع الشمسية. فقد وجد أ ن مصدر معظم الأيونات عالية الطاقة هو الشمس إضافة إلى نواتج تفاعلات الأشعة الكونية مع الغلاف الجوي الأرضي.



تعود أسباب تشكل الحزام إلى تفاعل بين الجسيمات المشحونة والحقل المغنطيسي فقد تحدث العلماء قبل عام 1958 عن إمكان أسر الأيونات والإلكترونات بوساطة حقول مغنطيسية، إذ يؤثر الحقل المغنطيسي الموضعي الذي يمثل بخطوط الحقل، في الجسيمات المشحونة السريعة فيجعلها ترسم مساراً لولبياً حول هذه الخطوط، كما يمكن أن ترتحل من خط لآخر عند تغير هذه الحقول. ويعتمد التأثير على شدة الحقل، أو على تراص خطوطه، إلى درجة يمكن عندها أن تجعل الجسيمات المشحونة تتباطأ أو تعود من حيث أتت. يحدث أمر كهذا عند القطبين المغنطيسيين للأرض اللذين يعملان عمل مرآتين مغنطيسيتين كالتي تستعمل في أبحاث تحريك السوائل المغنطيسي[ر]. وقد أمكن شرح أشكال الأحزمة انطلاقاً من أشكال خطوط الحقل المغنطيسي الأرضي و ما يطرأ عليها من تبدلات وخاصة عند هبوب الرياح الشمسية. يبدو في الصورة المرافقة حزامان إشعاعيان يحيطان بالكرة الأرضية.

يتعدى الاهتمام الحالي بالأحزمة الإشعاعية الفضول العلمي ليصل إلى ما يمكن أن تسببه من أضرار، شأنها شأن الإشعاعات الكونية الأخرى، للسواتل وما تحمله من دارات إلكترونية ولوحات شمسية فوتوفولطائية بل حتى لرواد الفضاء والسفن الفضائية الأخرى. كما تؤثر تغيراتها في الاتصالات وجودتها متمثلة في الضجيج و الأضرار التي تلحقها بالحواسيب التي تحملها السفن الفضائية وغيرها.