Van-Allen-Gürtel: Forscher lösen Geheimnis der irdischen Strahlungsringe

Van-Allen-Gürtel: Die Strahlungsringe der Erde Fotos
NASA/ Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Der Van-Allen-Gürtel umschließt die Erde mit Strahlung. Die geladenen Teilchen stammen von der Sonne und aus den Tiefen des Alls, glaubten Forscher bisher. Jetzt aber zeigt sich, dass die Partikel meist ganz woanders entstehen.

Vor 55 Jahren haben Forscher den Van-Allen-Gürtel entdeckt: Zwei Ringe aus energiegeladenen, hochbeschleunigten Partikeln, die die Erde wie ein Donut umschließen. Die verbreitete Theorie lautete bisher, dass die Teilchen von der Sonne und der kosmischen Strahlung kommen und vom Erdmagnetfeld eingefangen werden.

Eine neue Studie, die jetzt im Fachmagazin "Science" erschienen ist, widerspricht dem jedoch. Die Partikel entstehen demnach hauptsächlich in dem Strahlungsgürtel selbst.

Laut der bisherigen Annahme geraten die anfliegenden Teilchen ins Erdmagnetfeld und werden dadurch beschleunigt - was eine ringähnliche Anordnung zur Folge hätte. Das aber dauert Tage oder Wochen und erklärt das Phänomen der Strahlungsringe nur schlecht. Denn die Strahlung würde sich so nur sehr langsam verändern können. Daten aus den neunziger Jahren deuteten aber darauf hin, dass die in den Gürteln enthaltene Energie und auch die Dichte sich schnell wandeln.

Laut der neuen Theorie des Teams um Geoffrey Reeves vom Los Alamos National Laboratory (US-Bundesstaat New Mexico) sind es elektrische Felder innerhalb der Gürtel, die umherwandernde Atome zerreißen und ihre Elektronen abtrennen. Diese werden dann auf bis zu 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Teilchendichte und Energie im Gürtel können so im Zeitraum von Sekunden bis Stunden dramatisch schwanken. Ältere Messungen seien nicht aussagekräftig und genau genug gewesen, so die Forscher. Erst neue Sonden und ein kosmisches Ereignis hätten es ermöglicht, die neue Theorie mit Messdaten zu belegen.

Kosmisches Unwetter als Glücksfall

Im August 2012 schoss die US-Weltraumbehörde Nasa die "Van Allen Probes" in die Erdumlaufbahn. Die Zwillingssatelliten maßen die Strahlung aus unterschiedlichen Winkeln und von verschiedenen Positionen. Für kurze Zeit registrierten sie sogar einen dritten Ring, der sich aber wieder auflöste. Im Oktober 2012 kam den Astronomen dann ein kosmisches Ereignis zur Hilfe: Ein Sonnensturm raubte dem äußeren Van-Allen-Ring die meisten seiner Elektronen, blies also die geladenen Teilchen davon.

Innerhalb von nur zwölf Stunden registrierten die beiden Satelliten einen fast tausendfachen Anstieg der Elektronendichte: Der Gürtel erholte sich eigenständig und rasend schnell von dem kosmischen Unwetter. Das zeige, dass elektrische Felder innerhalb der Ringe die Elektronen beschleunigen, sagte Harlan Spence von der University of New Hampshire in Durham, Mitautor der Studie, dem Onlinedienst "Nature News".

Die Ergebnisse lassen nach Meinung der Forscher vermuten, dass sich auch weit entfernte Strahlungsringe durch Teilchen vor Ort bilden. Stärkere Strahlungsgürtel um Jupiter und Saturn könnten ebenso auf diese Weise entstehen. Welche elektromagnetischen Wellen bei welchen Frequenzen die Elektronen beschleunigen, wollen die Forscher in weiteren Untersuchungen herausfinden. Das Wissen darum, wie die Strahlung entsteht, könnte helfen, Satelliten und Elektronik im All zu schützen: Hochbeschleunigte Teilchen können ihnen gefährlich werden und Fehlfunktionen auslösen.

kpg

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1. Wie konnten dann die Apollo Missionen durchfliegen?
felby 26.07.2013
Diese Strahlungen gabs 1969 auch schon...wie hatte es die NASA denn geschafft Mannschaft und Raumkapsel unbeschadett hin und her durch diesen Guertel zu schleusen...? Seit den Apollo Fluegen hat sich auch kein Mensch mehr dadurch gewagt...
2. Wie konnten dann die Apollo Missionen durchfliegen?
felby 26.07.2013
Diese Strahlungen gabs 1969 auch schon...wie hatte es die NASA denn geschafft Mannschaft und Raumkapsel unbeschadett hin und her durch diesen Guertel zu schleusen...? Seit den Apollo Fluegen hat sich auch kein Mensch mehr dadurch gewagt...
3. Hallo, Physiker?
cassandros 26.07.2013
Zitat von sysopelektrische Felder innerhalb der Gürtel, die umherwandernde Atome zerreißen und ihre Elektronen abtrennen. Diese werden dann auf bis zu 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt.
99%. Bombastisch. Dann sind die vA-Gürtel also natürliche "Synchrotrone", oder?
4. keine Bange
cassandros 26.07.2013
Zitat von felbyDiese Strahlungen gabs 1969 auch schon...wie hatte es die NASA denn geschafft Mannschaft und Raumkapsel unbeschadett hin und her durch diesen Guertel zu schleusen...? Seit den Apollo Fluegen hat sich auch kein Mensch mehr dadurch gewagt...
Das Durchfliegen dauerte nur eine halbe Stunde. Die Teilchen in den Gürteln sind in der Hauptsache beschleunigte Elektronen (ß-Strahlung). Gegen die ist leicht eine effektive Abschirmung möglich. "Apollo astronauts, however, were forced to traverse the most intense regions of the Belts in their journey to the Moon. Fortunately, the travel time was only about 30 minutes so their exposures were not much more than the total dose received by Space Shuttle astronauts (TBD). This fact counters some modern speculations that the moonlandings were a hoax because astronauts would have instantly died as they made the travel through the belts." - vanallen (http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/tour/vanallen.html)
5. Die Dosis...
schulkrankenpfleger 26.07.2013
@felby ... macht das Gift. Ebenso die Dauer, der man der jeweiligen Strahlung ausgesetzt ist. Bei den Apollomissionen war das ja kein Verweilen im, sonder ein Passieren der Van-Allen-Gürtels. Die Astronauten haben dabei sehr wohl Strahlung aufgenommen und abbekommen, aber nicht in dem Maße als hätten sie im Strahlengürtel Rast gemacht.
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