Fasce di Van Allen: nemico della tecnologia nel Geospazio

A cura di Andrea Bellome

Le fasce di Van Allen sono tra le principali fonti di radiazione nello spazio, causa di disturbi elettronici a bordo dei satelliti e delle sonde, e della degradazione dei pannelli solari.

Proseguiamo dunque il nostro iter sull’ambiente radiativo. Nell’articolo precedente abbiamo parlato del vento solare e delle sue interazioni con la magnetosfera terrestre. Ma cosa succede alle particelle cariche che entrano in contatto con il campo magnetico terrestre? Avevamo visto che una parte di esse, trasportate dal vento solare, possono precipitare dalla coda della magnetosfera alle alte latitudini ed emettere la luce tipica delle aurore.

Altre particelle, tipicamente protoni ed elettroni energetici, vengono invece confinate alle basse latitudini dall’effetto bottiglia. Il moto di una particella che entra in contatto con il campo magnetico terrestre è una spirale che si avvolge intorno alle linee di campo. Procedendo dall’equatore ai poli, la particella percepisce la crescita del campo magnetico nel tempo. Dunque, secondo le equazioni di Maxwell, essa sente un campo elettrico che ne modifica l’energia: la particella rallenta. Tale forza può arrivare ad invertire il moto delle particelle che così si trovano costrette ad andare avanti e indietro lungo le linee di campo in quelle che prendono appunto il nome di fasce di radiazione.

Scoperta delle fasce di Van Allen

Sono queste le fasce di Van Allen, dal nome dello statunitense che guidava i lavori per il satellite Explorer I. Quando questo venne messo in orbita, nel 1958, iniziò a registrare livelli di radiazioni molto elevati. Van Allen e il suo team li attribuirono alla presenza di particelle energetiche confinate dalla magnetosfera. Missioni successive (Explorer III, Pioneer III e Pioneer IV) aiutarono a descrivere la composizione delle due fasce di radiazione, una interna e una esterna. La prima, situata a circa 1.5-2 raggi terrestri, è formata maggiormente da protoni con energie superiori ai 30 MeV. La seconda, a circa 5 raggi terrestri, è dovuta principalmente all’interazione della magnetosfera con il vento solare, ed è caratterizzata da particelle che raggiungono un’energia di qualche MeV, fino ad un massimo di 10 MeV.

Le fasce di Van Allen sono forse l’evento magnetosferico più importante: il design e la vita operativa di sonde e satelliti dipendono in larga parte dalla loro interazione con le particelle energetiche, che rappresentano allo stesso tempo un pericolo per l’attività astronautica nello spazio.

Se volete approfondire, non potete perdervi il nostro articolo sull’effetto delle radiazioni sull’elettronica di bordo!