വാൻ അല്ലൻ ബെൽറ്റ് – രണ്ടാം ഭാഗം

പി.എം. സിദ്ധാർത്ഥൻ എഴുതുന്ന പംക്തി. ബഹിരാകാശ കുറിപ്പുകളിൽ വാൻ അലൻ  ബെൽറ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനത്തിന്റെ രണ്ടാംഭാഗം

ലുക്കാ പാക്കറ്റ് 7 ൽ നമ്മൾ നമ്മളെയെല്ലാം രക്ഷിച്ചു നിർത്തുന്ന വാൻ അലൻ ബെൽറ്റിനെകുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കിയല്ലോ? ഇതിനെ റേഡിയേഷൻ ബെൽറ്റ് എന്നും പറയാറുണ്ട്. (ചിത്രം 1). ഈ റേഡിയേഷൻ ബെൽറ്റുകളിൽ കൂടി കടന്ന് പോകുന്ന ഉപഗ്രഹങ്ങൾക്കും സ്പേസ് ക്രാഫ്റ്റുകൾക്കും ഈ ബെൽറ്റുകളിൽകൂടി നിരന്തരം ഒഴുകിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഊർജ്ജസ്വലരായ കണികകൾ പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കാറുണ്ട്. ഉപഗ്രഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഉപകരണങ്ങൾക്കാണ് കൂടുതൽ പ്രശ്നം ഉണ്ടാവുക. എങ്കിലും പൊതുവെ സ്പേസിൽ കൊണ്ട്പോകുന്ന   എല്ലാ ഉപകരണങ്ങളും പ്രശ്നങ്ങളൊന്നും ഇല്ലാതെ പ്രവർത്തിക്കുവാൻ വേണ്ട മുൻകരുതലുകൾ എടുത്തിട്ടുണ്ടാവും. അവയിൽ സ്പേസിൽ തകരാറില്ലാതെ പ്രവർത്തിക്കുവാൻ വേണ്ടി മുന്കരുതലുകളെടുത്ത  ഘടകങ്ങൾ (components) ആണ് ഉപയോഗിക്കുക. അത്തരം ഘടകങ്ങളെ റേഡിയേഷൻ ഹാർഡൻഡ് ഘടകങ്ങൾ (radiation hardened components) എന്ന് പറയുന്നു.

അകത്തുള്ള ബെൽറ്റ് ഭൂമിക്ക് മുകളിൽ ഏകദേശം 6000 മുതൽ 12000 കിലോമീറ്റർ ദൂരത്തിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത് എന്ന മുൻപ് പറഞ്ഞിരുന്നല്ലോ? അത് യൂറോപ്യൻ സ്പേസ് ഏജൻസിയുടെ കണക്കാണ്. എന്നാൽ ഈ ഉയരത്തെ കുറിച്ചും ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരുടെ ഇടയിൽ ഒരേ അഭിപ്രായമൊന്നുമില്ല. അകത്തെ വാൻ അലൻ ബെൽറ്റ് പലപ്പോഴും ഭൂമിക്ക് മുകളിൽ 600 കിലോമീറ്റര് ഉയരം മുതൽ തുടങ്ങുന്നതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.. അതിന്റെ കാരണം സൂര്യനാകാം. സൂര്യനിൽ കൊറോണൽ മാസ്സ് ഇജക്ഷൻ ( സൂര്യന്റെ കൊറോണയിൽ നിന്നും വമ്പിച്ച അളവിൽ ഉണ്ടാവുന്ന പ്ലാസ്മയുടെയും കാന്തിക ഫീൽഡിന്റെയും പുറംതള്ളൽ) എന്ന പ്രതിഭാസം കൂടുമ്പോൾ രണ്ടു ബെൽറ്റുകളുടെയും “കനം” (width) കൂടും. അതായത് ഈ ബെൽറ്റുകളുടെ താഴത്തേയും മുകളിലെയും  അതിർത്തികൾ  മാറികൊണ്ടിരിക്കുമെന്നർത്ഥം.

സൗത്ത് അറ്റ്ലാന്റിക് അനോമലി ( South Atlantic Anomaly)

അന്താരാഷ്ട്ര സ്പേസ് സ്റ്റേഷൻ 408 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിലും ഹബ്ബിൾ ടെലസ്കോപ്പ് 515 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിലും ആയതിനാൽ അവയെ ഈ റേഡിയേഷൻ ബെൽറ്റുകൾ പൊതുവെ ബാധിക്കുകയില്ല. എന്നാൽ അവ തെക്കേ അമേരിക്കയുടെ മധ്യഭാഗത്തുള്ള ഓർബിറ്റുകളിൽ കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോൾ പ്രശ്ന സാധ്യതയുണ്ട്. അതിന് കാരണം  വാൻ അലൻ ബെൽറ്റിലെ “ദക്ഷിണ അറ്റ്ലാന്റിക് അസ്വാഭാവികത ( SAA, South Atlantic Anomaly)” എന്ന പ്രതിഭാസമാണ്. ഇവിടെ വാൻ അലൻ ബെൽറ്റിലെ അകത്തുള്ള ബെൽറ്റ് ഭൂമിക്ക് 200 കിലോമീറ്റർ അടുത്തുവരെ താഴേക്ക് വരുന്നു. 

ദക്ഷിണ അറ്റ്ലാന്റിക് അസ്വാഭാവികത എന്നത് എപ്പോഴും ഉള്ള  പ്രതിഭാസമാണ്. ഭൂമിയുടെ കാന്തിക മേഖലയിലെ അസ്വാഭാവികതയാണ് അതിന്ന് കാരണം. ഭൂമിയുടെ കാന്തിക അച്ചുതണ്ടിന്റെ ചലനങ്ങളും ഭൂമിക്കുള്ളിലെ ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള ലോഹങ്ങളുടെ ഒഴുക്കും ആണ് ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്ന് കാരണമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതുന്നു. ഇവിടെ കാന്തിക ഫ്ളക്സ് 22000 നാനോ ടെസ്‌ലയിലും കുറവാണ്. (ചിത്രം 2).  ഈ ഭാഗത്ത് കൂടികടന്ന് പോകുമ്പോൾ പല ഉപഗ്രഹങ്ങളും ബഹിരാകാശ ടെലസ്കോപ്പുകളും അവയുടെ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഉപകരണങ്ങൾ ഓഫ് ചെയ്യാറുണ്ട്.

ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങളോ സ്പേസ് സ്റ്റേഷനുകളോ അവിടെക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോൾ ബഹിരാകാശ സഞ്ചാരികൾ സ്പേസ് വാക്ക് നടത്താറില്ല. ജപ്പാന്റെ ഹിറ്റോമി എന്ന എക്സ്-റേ അസ്ട്രോണോമി ഉപഗ്രഹം SAA  യിലൂടെ കടന്നുപോയപ്പോൾ അതിന്റെ നക്ഷത്ര സംവേദിനി റേഡിയേഷൻ കാരണം പ്രവർത്തനരഹിതമാകുകയും ഉപഗ്രഹം തകർന്നു പോകുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. പല ഭൗമസമീപ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ഉപഗ്രഹ ശ്രുംഖലകളിലെയും ഉപഗ്രഹങ്ങൾ SAA യിലൂടെ സഞ്ചരിച്ചപ്പോൾ നശിച്ചു പോയിട്ടുണ്ട്.

ധ്രുവ ദീപ്തി

വാൻ അലൻ ബെൽറ്റുകൾ നമ്മുടെ ഭൂമിയെ സൗരവാതത്തിൽ നിന്നും കൊറോണൽ മാസ്സ് ഇജക്ഷനിൽ നിന്നും രക്ഷിക്കുന്നതോടൊപ്പം അവർണനീയമായ കാഴ്ചകളും നമുക്ക് നൽകുന്നുണ്ട്. ആരെയും വിസ്മയിപ്പിക്കുന്ന ആ  കാഴ്ചയെ  ധ്രുവ ദീപ്തി അല്ലെങ്കിൽ അറോറ എന്ന്  പറയുന്നു. ധ്രുവ ദീപ്തി  ഉത്തരധ്രുവത്തിലും ദക്ഷിണ ധ്രുവത്തിലും കാണാം. ഉത്തരധ്രുവത്തിലെ ധ്രുവ ദീപ്തിയെ വടക്കൻ ദീപ്തി (Northern lights) അല്ലെങ്കിൽ അറോറ ബോറിയാലിസ് (aurora borealis) എന്നും ദക്ഷിണ ധ്രുവത്തിലെ ദീപ്തിയെ അറോറ ഓസ്ട്രാലിസ് (aurora australis) എന്നും പറയുന്നു. പച്ച, മഞ്ഞ, നീല, ചുവപ്പ്, പിങ്ക് നിറങ്ങളിൽ വലിയ കർട്ടനുകൾ തൂക്കിയിട്ടപോലെയോ ചുമരുകൾ പോലെയോ രൂപത്തിൽ ഉള്ള പ്രകാശമാണ് ധ്രുവ ദീപ്തി. (ചിത്രം 3)  

ധ്രുവ ദീപ്തി എങ്ങനെയാണ് ഉണ്ടാവുന്നത്?  സൗരവാതത്തിലെ ഊർജ്വസ്വലരായ ഇലക്ട്രോണുകളും അയോണുകളും  ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ വായുതന്മാത്രകളോടോ  ആറ്റങ്ങളോടോ  പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോഴാണ് ധ്രുവദീപ്തി ഉണ്ടാവുന്നത്. ധ്രുവങ്ങളിൽ ഏകദേശം 80 കിലോമീറ്ററിനും 800 കിലോമീറ്ററിനും ഇടക്കുള്ള ഉയരങ്ങളിലാണ് ധ്രുവ ദീപ്തി കാണപ്പെടുക.  ഏകദേശം 240 കിലോമീറ്ററിന്ന്  മുകളിലുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിലെ  ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളെ സൗരവാത കണങ്ങൾ ഉത്തേജിപ്പിക്കുമ്പോഴാണ് ചുവന്ന നിറത്തിൽ ധ്രുവ ദീപ്തി ഉണ്ടാവുന്നത്. 240 കിലോമീറ്ററിന്ന്  താഴെയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ  ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുകയാണെങ്കിൽ ധ്രുവ ദീപ്തി പച്ച നിറത്തിലായിരിക്കും. ഏകദേശം 100 കിലോമീറ്ററിന്ന് മുകളിലുള്ള നൈട്രജൻ തന്മാത്രകളാണ് ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതെങ്കിൽ അവ പിങ്ക് (പർപ്പിൾ) നിറവും 100 കിലോമീറ്ററിന്ന് താഴെയാണെങ്കിൽ നീല നിറവും ഉണ്ടാക്കും. 

അതായത് വിവിധ ഉയരങ്ങളിൽ ഉള്ള ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളോ നൈട്രജൻ തന്മാത്രകളോ സൗരവാതം കാരണം ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുകയാണെങ്കിൽ വിവിധ നിറങ്ങളിൽ ധ്രുവദീപ്തി കാണാം. (ചിത്രം 4.1, 4.2)  

മറ്റ് ഗ്രഹങ്ങളിലെ ധ്രുവ ദീപ്തികൾ : 

ശക്തമായ കാന്തിക മേഖലകൾ ഉള്ള  ഗ്രഹങ്ങളിലെല്ലാം  ധ്രുവദീപ്തി കാണാം. വ്യാഴത്തിന്ന് നീല നിറത്തിലും അൾട്രാവയലറ്റിലും ഉള്ള ധ്രുവ ദീപ്തി ഉണ്ട്. ശനിക്ക് അൾട്രാവയലറ്റിലും ഇൻഫ്രാ റെഡിലും ഉള്ള ധ്രുവ ദീപ്തിയാണ്. (ചിത്രം 5). ചൊവ്വക്ക് വളരെ നേരിയ (diffused)  നീല നിറത്തിൽ വ്യാപിച്ച് കിടക്കുന്ന ധ്രുവ ദീപ്തി ആണ്. 

ഭൂമിയിലെ ധ്രുവ ദീപ്തി തന്നെയാണ് ഏറ്റവും മനോഹരം എന്ന്  പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ?

സാധരണയായി ധ്രുവങ്ങളിലാണ് ധ്രുവ ദീപ്തി കാണാൻ കഴിയുക. റഷ്യ, സ്കാന്ഡിനേവിയൻ രാജ്യങ്ങൾ, ഗ്രീൻലാൻഡ്, ഐസ്‌ലാൻഡ്, കാനഡയുടെ വടക്കൻ ഭാഗങ്ങൾ എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നെല്ലാം ധ്രുവ ദീപ്തി കാണാൻ കഴിയും. സൗരവാതം കൂടുമ്പോൾ അതിന്റെ നിറങ്ങളും വ്യാപ്തിയും കൂടും. സൂര്യനിൽ ഇടക്കൊക്കെ ഉണ്ടാവുന്ന കൊറോണൽ മാസ്സ് ഇജക്ഷൻ  ( സൂര്യന്റെ കൊറോണയിൽ നിന്നും വമ്പിച്ച അളവിൽ ഉണ്ടാവുന്ന പ്ലാസ്മയുടെയും കാന്തിക ഫീൽഡിന്റെയും പുറംതള്ളൽ) സംഭവിക്കുമ്പോൾ  ധ്രുവ ദീപ്തി യുടെ മനോഹാരിത വർധിക്കുകയും കാനഡയുടെ തെക്കൻ ഭാഗങ്ങളിലും അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകളിൽ നിന്ന് പോലും ധ്രുവ ദീപ്തി കാണാൻ കഴിയുകയും ചെയ്യും.

ചില പദങ്ങളെ പരിചയപ്പെടാം.

ഭൂമിയുടെ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ (magnetosphere) നടക്കുന്ന പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചും ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷം  നിലനിർത്തി ഭൂമിയിലെ എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളെയും രക്ഷിക്കുന്നതിൽ വാൻ അലൻ ബെൽറ്റുകൾ വഹിക്കുന്ന പങ്കിനെയും കുറിച്ചാണല്ലോ ഈ ലേഖനം. ഭൂമിയുടെ മാഗ്നെറ്റോസ്‌-ഫിയർ ഏകാല്മകമല്ലെന്നും അതിന്ന് വിവിധ ഭാഗങ്ങൾ ഉണ്ടെന്നും ലൂക്ക@സ്കൂൾ പാക്കറ്റ് 7 ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച വാൻ അലൻ ബെൽറ്റ് ഒന്നാം ഭാഗത്തിൽ കൊടുത്ത ചിത്രത്തിൽ നിന്നും മനസ്സിലാക്കാമല്ലോ? ഭൂമിയുടെ മാഗ്നെറ്റോസ്‌ഫിയറിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങൾ എന്താണെന്ന് കൂടി നോക്കി ഈ ലേഖനം അവസാനിപ്പിക്കാം. 

സൗകര്യത്തിനായി ഭൂമിയുടെ മാഗ്നെറ്റോസ്പിയറിന്റെ ചിത്രം ഇവിടെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു. 

---

References:

1. https://spacecenter.org/what-are-the-van-allen-radiation-belts/ >>>
2. https://blogs.esa.int/the-van-allen-belts-are they-dangerous/ >>>
3. https://sci.esa.int/52831-earth-plasmasphere and-the-van-allen-belts >>>
4. https://www.esa.int//What_are_solar_flares >>>
5. https://www.jpl.nasa.gov/solarwind.html >>>
6. https://www.esa.int/The_solar_wind >>>
7. https://science.nasa.gov/solar-flares/what-is-a-solar-flare/ >>>

---

---