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地球周圍發現兩個“甜甜圈”,裡面有高能輻射,人類無法穿過

作者:李論科學

1969年由nasa主導的人類登月計劃阿波羅11号成功将2名宇航員成功送上了月球,全人類為此曆史性的時刻歡欣鼓舞,但與此同時,另外一種聲音卻出現了。

當時很多人認為探測器離開地球是可能的,但是探測器要想載人離開地球絕無可能,是以登月是造假,因為當時人們已經知道,在地球周圍,在大氣之外,還有兩個巨型“甜甜圈”包裹着地球。

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這兩個“甜甜圈”裡面包含着大量的高能帶電粒子,它們所攜帶的能量足以在短時間内使任何生命接受過量的輻射劑量,造成永久性的損傷甚至是死亡。

這兩個“甜甜圈”形狀的地帶就是我們常說的範艾倫輻射帶。

範艾倫輻射帶

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上圖就是兩層範艾倫輻射帶的形狀,一内一外将地球包裹在内,形似兩個甜甜圈。它倆的位置遠在地球大氣層之上。

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上圖就是地球大氣層的分布和範圍,其中對流層和平流層中的大氣品質就占到了地球總大氣量的95%,高度50公裡,在往上大氣就會變得相當稀薄。

超過卡門線100公裡的範圍就到了熱成層,已經屬于傳統意義上的外太空的,任何航天器超過這個高度都屬于航天的範疇。

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例如國際空間站軌道大約400公裡,哈勃望遠鏡軌道大約560公裡,不過地球的大氣越往上越彌散,沒有一個真正意義上的停止點;

但到了1000公裡之上,那裡屬于逸散層,兩個空氣分子之間的距離能夠達到數十公裡,可以說基本無大氣。

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而範艾倫輻射帶内帶的範圍在1500到5000公裡之間,外帶範圍在13000~20000公裡之間,這個距離遠遠超過實際意義上的大氣層,就算是在地球軌道上運作的衛星也不會于輻射帶有交際。

那麼範艾倫帶是如何形成的?

從圖中不難看出它跟地球的磁場有關。

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我們知道地球有磁場,這得益于地球熔融的地核以及自轉,使得地球像一個發電機一樣。而帶電粒子在磁場中運動的時候就會受到垂直于運動方向的力,這個力叫洛倫茲力。

起到了對帶電粒子方向偏轉的作用,是以地球磁場保護了地球上的生命,讓太陽風中的電子和質子不會大量的轟擊地球。

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上圖就顯示了一個質子在沖擊地球的時候所受到的洛倫茲力的偏轉作用,而最終這個電子的質子就會沿着磁場線運動,并且被困在地球磁場之内。

大量的這樣的帶電粒子被困在一定的範圍内,就形成了一個帶電粒子密集的輻射帶,這就是範艾倫輻射帶的來源。

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它的甜甜圈形狀正是反應了地球磁場的形狀。在内帶中這裡大部分是帶正電的質子,能量高度數百兆電子輻射,速度接近光速;

外帶中基本上是帶負電的電子,能量高達數兆電子伏特,速度同樣與光速難以區分。

輻射帶越往邊緣帶電粒子的密度越低,由于輻射帶跟磁場的形狀一樣,是以它呈現甜甜圈造型,并沒有完全包裹住地球,範圍在北緯50度到南緯50度之間。

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當太陽風爆發的時候,地球磁場會被擾動變形,這時困在磁場中的帶電離子會溢出進入地球的南北極,轟擊大氣中的氧原子,并且激發它們,當氧原子中的電子落回基态的時候,就會釋放出綠色的雷射。

在輻射帶内其中高速運作的帶電粒子就跟地面上的粒子加速器一樣,對任何生命都有很強的輻射,是沒有任何生命可以完好的穿過範艾倫帶的。

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同時範艾倫帶,也會對運作在其中的電子裝置,包括載人飛行器、衛星造成破壞。

是以人類想穿越範艾倫帶直接去往月球,去往火星是不現實的。

這也是為何一直以來有人認為nasa載人登月是假的原因。

他們說得沒錯,人類确實不能穿越範艾倫帶,但是幸運的是範艾倫帶并沒有把地球封死。畢竟它是甜甜圈,并不是球體。隻要留一點空隙,人類都能偷偷地鑽出去。

我們知道輻射對人體會有傷害,但是這也是要談劑量的。而劑量取決于粒子攜帶的能量、粒子的密度、以及遭受輻射時間的長短。

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在阿波羅任務中,人類離開地球的時候就是最小化了第二個因素:遭受的粒子密度,将它盡量降到最低,甚至是繞開範艾倫帶。

尤其是範艾倫帶的内層,大小範圍十分的确定,而且它的覆寫面積很小,完全擋不住人類,唯獨是第二層,範圍很大(也就是甜甜圈很大),而且範圍不是十分的确定,且它的範圍還會經常的變化。

但是我們依然能夠找到粒子密度稀疏的地方快速地穿越過去,将輻射降到最低。

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在阿波羅的任務中,飛船上的輻射計數器得出來的資料顯示,宇航員平均輻射劑量是0.38拉德,這大約是兩次頭部ct掃描的輻射劑量。

是以,在地球之外确實有兩個大範圍的輻射密集區,那裡面猶如粒子對撞機一樣,任何生命形式都無法生存。

但是幸運的是,它并沒有把地球封死,給人類留下走出地球的視窗。

範艾倫帶是如何發現的?

上世紀初就有實體學家通過理論證明了,地球的磁場會捕獲一些帶電粒子,形成一個陷阱把它們困住。

但這個理論在當時無法證明,畢竟那是人類還沒有能力發射火箭。

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直到1958年nasa發射的探測器探索者1号才确實了這個輻射帶的存在,并且以上司這個項目的科學家命名,是以叫範艾倫輻射帶。

有人會覺得,這個輻射帶的存在是不是有啥深意,例如想保護地球?還是想困住人類?

其實什麼深意也沒有,它完全是地球磁場和太陽風粒子互相作用的結果。既不能保護地球,也不能困住人類。隻是給人類帶來了一些小小的困擾而已。

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