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BORGO A MOZZANO - Piano di Gioviano, SP2 Lodovica.

LETTORI SINGOLI

domenica 3 marzo 2019

LA TERRA, IL NOSTRO PIANETA, LA NOSTRA CASA. by Andreotti Roberto e video di Fabio Bellardini.

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Aggiornato il 31/07/2021

TERRA


                                                                                                                                  
Earth-DSCOVR-20150706.png

DATI:
DIAMETRO 12.756 km
MASSA 5,927E24 kg
Densità 5.517 kg/dm3
Gravità 9,807 m/s2
Velocità di Fuga 11,186 km/s
Temperature -88/+58 °c
Pressione Atmosferica 1.013 mBar
Densità Atmosferica 10.326 kg/m2
Composizione 78% Azoto, 21% Ossigeno, altri CO2, CH4, AR, ecc.
Periodo di rotazione 24 h. (giorno solare)
DISTANZA 149.598.700 km - 1,000 UA
Eccentricità dell'orbita 0,016 710 219
RADIANZA 1.358 W/m2

La Terra (1,000 UA) è il più grande e denso dei pianeti interni, l'unico in cui sono conosciute attualmente delle attività geologiche, ed è probabilmente l'unico pianeta del sistema solare che permette la vita (l'unico su cui la vita è sicuramente presente).
E' non è piatta !!!

Introduzione:
La Terra è il terzo pianeta in ordine di distanza dal Sole e il più grande dei pianeti terrestri del sistema solare, sia per massa sia per diametro.
È il luogo primigenio degli esseri umani ed, essendo l'unico corpo planetario del sistema solare adatto a sostenere la vita come da noi concepita e conosciuta, è anche l’unico luogo nel quale vivono tutte le specie viventi conosciute.
Sulla sua superficie, si trova acqua in tutti e tre gli stati (solido, liquido e gassoso) e un'atmosfera composta in prevalenza da azoto e ossigeno che, insieme al campo magnetico che avvolge il pianeta, protegge la Terra dai raggi cosmici e dalle radiazioni solari.
La sua formazione è datata a circa 4,54 miliardi di anni fa. La Terra possiede un satellite naturale chiamato Luna la cui età, stimata analizzando alcuni campioni delle rocce più antiche, è risultata compresa tra 4,29 e 4,56 miliardi di anni. L'asse di rotazione terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano dell'eclittica: questa inclinazione combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole causa l'alternarsi delle stagioni.
Le condizioni atmosferiche primordiali sono state alterate in maniera preponderante dalla presenza di forme di vita che hanno creato un diverso equilibrio ecologico plasmando la superficie del pianeta. Circa il 71% della superficie è coperta da oceani di acqua salata e il restante 29% è rappresentato dai continenti e dalle isole.
La superficie esterna è suddivisa in diversi segmenti rigidi detti placche tettoniche che si spostano lungo la superficie in periodi di diversi milioni di anni. La parte interna, attiva dal punto di vista geologico, è composta da uno spesso strato relativamente solido o plastico, denominato mantello, e da un nucleo diviso a sua volta in nucleo esterno, dove si genera il campo magnetico, e nucleo interno solido, costituito principalmente da ferro e nichel. Tutto ciò che riguarda la composizione della parte interna della Terra resta comunque una teoria indiretta ovvero mancante di verifica e osservazione diretta.
Importanti sono le influenze esercitate sulla Terra dallo spazio esterno. Infatti la Luna è all'origine del fenomeno delle maree, stabilizza lo spostamento dell'asse terrestre e ha lentamente modificato la lunghezza del periodo di rotazione del pianeta rallentandolo; un bombardamento di comete durante le fasi primordiali ha giocato un ruolo fondamentale nella formazione degli oceani e in un periodo successivo alcuni impatti di asteroidi hanno provocato significativi cambiamenti delle caratteristiche della superficie e ne hanno alterato la vita presente.

VIDEO di Fabio Bellardini:
Il pianeta Terra: 
forma, dimensioni, coordinate, orientamento 
Il pianeta Terra: forma, dimensioni, coordinate e orientamento offerto da FABIO BELLARDINI

I movimenti della Terra:
Rotazione, Rivoluzione, Precessioni, ecc.

Movimenti della Terra offerto da FABIO BELLARDINI

Orbita:
Il piano dell'orbita terrestre è detto Eclittica e da esso si calcolano le inclinazioni degli altri corpi del sistema solare, questo piano è inclinato di 7,25° rispetto all'equatore del Sole.
L'orbita terrestre presenta una bassa eccentricità che la rende quasi circolare, mantenendo pressoché costante il flusso di energia che ci giunge dal Sole.
La distanza Terra - Sole è detta Unità Astronomica (UA) e viene usata come mezzo di misura della distanza nel nostro sistema.


Idrosfera:
La sua idrosfera liquida è unica tra i pianeti interni.
Il termine "idrosfera" si riferirebbe ai soli oceani, tuttavia tecnicamente include tutti i mari interni, i laghi, i fiumi e l'acqua di falda fino a 2000 m di profondità.
La Terra è l'unico pianeta del sistema solare la cui superficie ospita acqua liquida. L'acqua copre il 71% della superficie terrestre ed è suddivisa in un 97% di acqua salata e un 3% di acqua dolce, il cui 68% circa è sotto forma di ghiaccio.
L'acqua suddivide il pianeta in cinque oceani e sette continenti.
Il punto più profondo sotto la massa d'acqua è rappresentato dalla Fossa delle Marianne nell'oceano Pacifico con −10 911 m, mentre la profondità media degli oceani è di 3,794 m, più di cinque volte l'altezza media dei continenti.
La massa stimata dell'acqua oceanica è di circa 1,35 x 1018 tonnellate, comparabili a 1/4400 dell'intera massa terrestre ed essa inoltre occupa un volume di 1,386 x 109 km³.

3 VIDEO di Fabio Bellardini:
L'idrosfera: mari ed oceani 
L'idrosfera: mari ed oceani offerto da FABIO BELLARDINI

Le acque continentali: i fiumi e i laghi 
Le acque continentali: i fiumi e i laghi offerto da FABIO BELLARDINI

Le acque continentali: i ghiacciai e le acque sotterranee 
Le acque continentali: i ghiacciai e le acque sotterranee offerto da FABIO BELLARDINI


Atmosfera:
L'atmosfera terrestre è estremamente differente rispetto a quella degli altri pianeti, poiché è stata alterata e modificata dalla presenza delle forme di vita vegetale in primis, ed è composta per il 21% di ossigeno, ed il 78% di Azoto, con tracce di altri gas tra i quali l'anidride carbonica che svolge un importante ruolo nella fotosintesi clorofilliana della vita vegetale.
L'atmosfera separa la superficie terrestre dall'ambiente inospitale dello spazio, blocca buona parte delle radiazioni solari nocive, modera le temperature sulla superficie ed è il veicolo di trasporto del vapore acqueo e di altre sostanze gassose. I suoi vari strati, la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l'esosfera sono diversi attorno al globo e variano anche assieme alle stagioni.

3 VIDEO di Fabio Bellardini:
L'atmosfera: struttura e composizione 
L'atmosfera: struttura e composizione offerto da FABIO BELLARDINI

L'atmosfera: Temperatura, umidità e precipitazioni
L'atmosfera: Temperatura, umidità e precipitazioni offerto da FABIO BELLARDINI

L'atmosfera: Pressione, venti e meteorologia 
L'atmosfera: Pressione, venti e meteorologia offerto da FABIO BELLARDINI


L'Ossigeno
L'ossigeno è l'elemento più abbondante della crosta terrestre e viene impiegato nella respirazione cellulare e molte delle principali classi delle molecole organiche presenti negli organismi viventi, come le proteine, gli acidi nucleici, i carboidrati, i lipidi, contengono ossigeno. Nella maggior parte della massa degli organismi viventi è presente ossigeno come componente dell'acqua. L'ossigeno nell'atmosfera viene costantemente ripristinato dalla fotosintesi delle piante, utilizzando l'energia della luce solare per produrlo dall'acqua e dall'anidride carbonica.
L'ossigeno è chimicamente troppo reattivo per rimanere un elemento libero nell'aria, senza che esso venga rigenerato dalle forme viventi. 
L'ossigeno forma l'87% degli oceani in quanto componente dell'acqua (H2O) e il 20,8% dell'atmosfera terrestre come ossigeno molecolare O2 o come ozono O3.
I composti di ossigeno, in particolare ossidi metallici, silicati (SiO4−4) e carbonati (CO2−3), si trovano comunemente nelle rocce e nel terreno.
L'ozono (O3), un gas in grado di assorbire notevolmente le radiazioni ultraviolette. Per questa sua proprietà lo strato di ozono presente ad alta quota aiuta a proteggere la biosfera da queste radiazioni. Tuttavia vicino alla superficie terrestre l'ozono, che è un sottoprodotto dello smog, è considerato un inquinante essendo un gas serra.
Lo troviamo in grandi quantità, anche disciolto nell'acqua della superficie degli oceani.

( O2 disciolto in corrispondenza della superficie delle acque. Si nota che nelle regioni polari, dove l'acqua è più fredda, il contenuto di O2 disciolto è maggiore dato che, in termini tecnici, il sistema acqua-ossigeno ha solubilità inversa ).

L'Azoto:
L'azoto molecolare ( N2 ) è un composto formato da due atomi di azoto ed esso costituisce il 78% dell'atmosfera terrestre ed allo stato puro si presenta sotto forma di gas incolore, inodore, insapore e inerte.
L'azoto è il quinto elemento più abbondante nell'universo, il 19º sulla crosta terrestre (di cui costituisce lo 0,03%), il primo elemento per abbondanza nell'aria ed è il quarto elemento più abbondante del corpo umano (di cui costituisce il 3%).
È inoltre presente in tutti gli organismi viventi in numerosissime molecole quali DNA, proteine e ATP e dunque anche nei residui fossili. In particolare il carbone contiene di norma quantità significative di ammoniaca (NH3) e di N2.

Il Diossido di Carbonio:
Nonostante la sua piccola concentrazione, la CO₂è un componente fondamentale dell'atmosfera terrestre perché - insieme al vapore acqueo, al metano e altri gas serra - intrappola la radiazione infrarossa della luce solare riflettendola nuovamente verso la superficie terrestre (il cosiddetto "effetto serra"), impedendo che la superficie della Terra subisca le grandi variazioni termiche del ritmo giorno-notte. Inoltre l'anidride carbonica partecipa al ciclo del carbonio, che permette lo scambio di carbonio tra gli esseri viventi e l'ambiente. L'aumento della sua concentrazione nell'atmosfera a causa delle attività umane, a cui si ha assistito a partire dalla rivoluzione industriale, ha invece provocato gravi scompensi nel ciclo naturale, in particolare favorendo il surriscaldamento globale , in particolare l'Organizzazione Mondiale della Meteorologia (WMO) ha evidenziato un costante aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera, dal valore di 280 ppm prima della seconda rivoluzione industriale fino al valore record di 403,3 ppm del 2016, mai raggiunto prima negli ultimi 800.000 anni.

( Concentrazione media di CO₂ nella troposfera nel 2010 / 2011 ).

Il Metano :
Il metano è un gas serra presente nell'atmosfera terrestre in concentrazioni molto inferiori a quelle della CO2 ma con un potenziale di riscaldamento globale ben 21 volte superiore.
Le principali fonti di emissione di metano nell'atmosfera sono:
  • decomposizione di rifiuti solidi urbani nelle discariche
  • fonti naturali (paludi): 23%
  • estrazione da combustibili fossili: 20%
  • processo di digestione degli animali (bestiame): 17%
  • da batteri trovati nelle risaie: 12%
  • riscaldamento o digestione anaerobica delle biomasse.
Comunque dal 60% all'80% delle emissioni mondiali è di origine umana. Esse derivano principalmente da miniere di carbone, discariche, attività petrolifere, gasdotti e agricoltura.
La sua concentrazione in atmosfera è aumentata da 700 ppb (parti per miliardo) nel periodo 1000-1750 a 1.750 ppb nel 2000, con un incremento del 150%.
Il metano è responsabile al 18% dell'incremento dell'effetto serra.

( Mappa dell'attuale concentrazione di metano ).

La Geo-Corona:
Lo strato gassoso che avvolge la Terra arriva fino a 630.000 km di distanza, ovvero circa 50 volte il diametro del pianeta, questo in base ad un nuovo studio basato sulle osservazioni della sonda SOHO.
Dove la nostra atmosfera si fonde con lo spazio esterno, c’è una nuvola di atomi di idrogeno chiamata Geo-Corona. Uno degli strumenti della sonda spaziale, lo SWAN, ha usato i suoi sensibili sensori per tracciare la firma dell’idrogeno e individuare con precisione fino a dove arriva la periferia della geo-corona.
Il sole interagisce con gli atomi di idrogeno attraverso una particolare lunghezza d’onda della luce ultravioletta chiamata Lyman-alfa, che gli atomi possono sia assorbire che emettere. Poiché questo tipo di luce viene assorbito dall’atmosfera terrestre, può essere osservato solo dallo spazio.
Grazie alla sua cella ad assorbimento di idrogeno, lo strumento SWAN può misurare selettivamente la luce Lyman-alfa dalla geo-corona e scartare gli atomi di idrogeno presenti nello spazio interplanetario.
Il nuovo studio ha rivelato che la luce del Sole comprime gli atomi di idrogeno nella geo-corona e produce anche una regione di maggiore densità sul lato notturno. La densità degli atomi di idrogeno a 60.000 chilometri sopra la superficie terrestre è piuttosto scarsa, con appena 70 atomi/cm3 e circa 0,2 atomi alla distanza della luna.

( Osservazione SOHO della geo-corona. L’intensità dell’emissione dell’atomo di idrogeno nella parte più esterna dell’atmosfera terrestre, la geocorona, misurata dallo strumento SWAN a bordo dell’osservatorio solare ed eliosferico - credit: ESA / NASA, SOHO ).

La vita:
3 VIDEO di Fabio Bellardini:
L'origine della vita sulla Terra
L'origine della vita offerto da FABIO BELLARDINI

La storia della vita sulla Terra: 
Dalle prime cellule ai primi Rettili
La storia della vita sulla Terra: Dalle prime cellule ai primi Rettili offerto da FABIO BELLARDINI

Le caratteristiche della vita sulla Terra
Le caratteristiche della vita offerto da FABIO BELLARDINI

Superficie:
La superficie del pianeta Terra varia enormemente da luogo a luogo. Circa il 70,8% della superficie è coperta da acqua, inoltre la maggior parte delle piattaforme continentali si trova al di sotto del livello marino. Nella parte sommersa del pianeta sono presenti tutte le caratteristiche tipiche di un territorio montuoso, caratteristiche comprendenti un sistema di dorsali medio oceaniche, dei vulcani sommersi, delle fosse oceaniche, dei canyon sottomarini, degli altopiani e delle piane abissali.
Il rimanente 29,2% emerso consiste di montagne, deserti, pianure, altopiani e altre zone geomorfologiche minori. La superficie planetaria si modifica costantemente secondo tempi geologici a causa dei movimenti delle varie placche tettoniche e dell'erosione.


La tavola periodica realizzata dalla European Chemical Society (SOPRA), comprende i 90 elementi naturali attualmente conosciuti, disegnati in modo che l'area occupata da ciascun elemento dia un'indicazione della quantità di quell'elemento presente nella crosta terrestre e nell'atmosfera.

VIDEO di Fabio Bellardini:
La tavola periodica degli elementi

Deriva dei Continenti:
In effetti più che della deriva dei continenti occorre parlare di deriva delle placche, perché gli attuali continenti sono solo la parte emersa delle stesse, il loro movimento è legato ai movimenti tettonici.
La versione moderna della teoria della deriva si deve al geografo tedesco Alfred Lothar Wegener, che nel 1915 presentò in maniera organica le prove del fenomeno e una spiegazione coerente delle cause, Wegener infatti fece notare che l'unico modo per spiegare la presenza di fossili di animali e piante della stessa specie, e periodo geologico, in Africa ed in Sudamerica fosse che in passato fossero unite tra loro, inoltre dimostrò che essendo state in passato India, Australia Africa meridionale e Sudamerica coperte di ghiacci contemporaneamente, presumibilmente ciò avvenne prima della loro separazione.

4 VIDEO di Fabio Bellardini:
Dalla deriva dei continenti alla tettonica delle placche
Dalla deriva dei continenti alla tettonica delle placche offerto da FABIO BELLARDINI

La tettonica delle placche: subduzione ed orogenesi 
La tettonica delle placche: subduzione ed orogenesi offerto da FABIO BELLARDINI

I Minerali

La tettonica delle placche: subduzione ed orogenesi offerto da FABIO BELLARDINI
Una superficie in continuo rinnovamento, le placche oceaniche hanno al massino 100 / 200 milioni di anni, le placche oceaniche sono più dense di quelle continentali e per questo vengono subdotte.
Qui sotto un esempio della Terra delle origini....

( Ipotetica ricostruzione artistica della Terra nell'Adeano, tra 4 e 4,5 miliardi di anni fa - CREDIT SIMONE MARCHI ).

2 VIDEO di Fabio Bellardini:
I vulcani della Terra
I vulcani offerto da FABIO BELLARDINI

I terremoti 
I terremoti offerto da FABIO BELLARDINI

Struttura interna:
La struttura interna della Terra, vede un nucleo interno solido, circondato da un nucleo esterno liquido la cui rotazione genera il campo magnetico che protegge la Terra dai raggi cosmici, sopra il nucleo liquido esterno c'è un mantello che ha lenti moti convettivi che rendono attiva la crosta formata da placche tettoniche in movimento e numerosi vulcani attivi, che nell'arco di milioni di anni portano ad un rinnovamento della crosta terrestre.

Sfericità:
La rotazione della Terra è la causa del rigonfiamento equatoriale che comporta un diametro equatoriale di 43 km maggiore di quello polare. Le maggiori deviazioni locali sulla superficie sono: il Monte Everest, con 8.850 m sopra il locale livello del mare e la Fossa delle Marianne, con 10.924 m sotto il locale livello marino). Se si paragona la Terra a un perfetto ellissoide essa ha una tolleranza di circa una parte su 584, o dello 0,17% che è minore dello 0,22% di tolleranza che è ammesso nelle palle da biliardo.
Inoltre a causa della presenza del rigonfiamento il luogo maggiormente distante dal centro della Terra è situato attualmente sul Monte Chimborazo in Ecuador.

VIDEO di Fabio Bellardini:
L'interno della Terra 
L'interno della Terra offerto da FABIO BELLARDINI

Magnetosfera:
La magnetosfera terrestre è un fenomeno naturale, con un dipolo magnetico non coincidente con i poli geografici, ed i poli magnetici non sono statici, hanno un momento dipolare (asse) attualmente inclinato di 11,3° rispetto all'asse terrestre.
Nonostante le varie ipotesi sul perché della presenza di questo campo, le teorie si sono orientate verso un modello analogo a quello di una dinamo ad autoeccitazione.
L'intensità del campo magnetico terrestre non è costante nel tempo, ma subisce notevoli variazioni. Esse hanno portato, nel corso delle ere geologiche, alla deriva dei poli magnetici rispetto ai continenti e a ripetuti fenomeni di inversione del campo, con scambio reciproco dei poli magnetici Nord e Sud. Il magnetismo terrestre ha una notevole importanza per la vita sulla Terra, infatti si estende per svariate decine di migliaia di chilometri nello spazio, formando una zona chiamata magnetosfera, la cui presenza genera una sorta di "scudo" elettromagnetico che devia e riduce il numero di raggi cosmici che se arrivassero alla superficie del pianeta porterebbero alla sua sterilizzazione. Dall'interazione tra raggi cosmici (vento solare) e magnetosfera viene originato lo splendido fenomeno detto aurora boreale.

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FASCE DI VAN ALLEN

Introduzione:
Una Fascia di radiazione Van Allen è una zona di particelle cariche di energia , la maggior parte delle quali provengono dal vento solare , che vengono catturate e trattenute intorno a un pianeta dal campo magnetico di quel pianeta .

La Terra ha due di queste fasce e talvolta altre possono essere create temporaneamente.
La scoperta è attribuita a James Van Allen e, di conseguenza, quelle della Terra sono note come Fasce di Van Allen .

Le due principali della Terra si estendono da un'altitudine di circa 640 a 58.000 km , sopra la superficie in cui i livelli della radiazione nella regione variano. Si pensa che la maggior parte delle particelle che formano le Fasce provengano dal vento solare e altre particelle dai raggi cosmici. Intrappolando il vento solare, il campo magnetico devia quelle particelle energetiche e protegge l'atmosfera dalla distruzione.

Le Fasce si trovano nella regione interna della magnetosfera terrestre, ed intrappolano elettroni e protoni energetici, mentre altri nuclei, come le particelle alfa , sono meno diffusi.
Le Fasce mettono in pericolo i satelliti , che devono proteggere i loro componenti sensibili con un'adeguata schermatura se trascorrono molto tempo vicino a quella zona.
Nel 2013, la NASA riferì che le sonde Van Allen Probes avevano scoperto una terza fascia di radiazione transitoria, che è stata osservata per quattro settimane fino a quando non è stata distrutta da una potente onda di shock interplanetaria proveniente dal Sole .


Scoperta:
Kristian Birkeland , Carl Størmer e Nicholas Christofilos avevano studiato la possibilità che particelle cariche restassero intrappolate dal campo magnetico, già prima dell'era spaziale .
Explorer 1 e Explorer 3 hanno poi confermato l'esistenza della fascia nei primi mesi del 1958 con James Van Allen presso l'University of Iowa .
La radiazione intrappolata è stata inizialmente mappata da Explorer 4 , Pioneer 3 e Luna 1 .
Il termine Fasce di Van Allen si riferisce specificamente alle cinture di radiazione che circondano la Terra, ma tuttavia, simili fasce di radiazione sono state scoperte attorno anche ad altri pianeti dotati di campo magnetico .
Il sole non supporta fasce di radiazione a lungo termine, in quanto manca di un campo dipolo globale stabile, mentre quello terrestre limita particelle nelle regioni sopra 200-1.000 km, ma le Fasce non si estendono oltre 8 raggi terrestri.
Le Fasce sono limitate a un volume che si estende per circa 65° su entrambi i lati dell'equatore celeste.


Fascia interna:
La cintura interna di Van Allen si estende tipicamente da un'altitudine di 0,2 a 2 raggi terrestri, o da 1.000 km a 12.000 km sopra la Terra.
In alcuni casi in cui l'attività solare è più forte o in aree geografiche come l'anomalia dell'Atlantico meridionale , il confine interno può diminuire a circa 200 chilometri sopra la superficie terrestre.
La Fascia interna contiene alte concentrazioni di elettroni nell'intervallo di centinaia di keV e protoni energetici con energie superiori a 100 MeV, intrappolate dai forti campi magnetici.
Si ritiene che le energie protoniche superiori a 50 MeV nelle fasce inferiori ad altitudini più basse siano il risultato del decadimento beta dei neutroni creato dalle collisioni dei raggi cosmici con i nuclei dell'atmosfera superiore.
Si ritiene che la fonte dei protoni a bassa energia sia la diffusione dei protoni a causa dei cambiamenti nel campo magnetico durante le tempeste geomagnetiche.
A causa del leggero scostamento delle fasce dal centro geometrico della Terra, la cintura interna di Van Allen si avvicina alla superficie nell'Anomalia del Sud Atlantico.
Nel marzo 2014, un modello simile a "strisce zebrate" è stato osservato nelle fasce di radiazione dall'esperimento di composizione ionica (RBSPICE) fatto delle sonde nella cinghia di radiazione di Van Allen .
La teoria iniziale proposta nel 2014 è stata che a causa dell'inclinazione dell'asse del campo magnetico terrestre, la rotazione del pianeta abbia generato un campo elettrico oscillante e debole che permea attraverso l'intera fascia di radiazione interna, ma uno studio successivo, del 2016 ha invece concluso che le strisce zebrate erano un'impronta dei venti ionosferici sulle fasce di radiazione.

Fascia esterna:
La Fascia esterna è costituita principalmente da elettroni ad alta energia (0,1-10  MeV ) intrappolati dalla magnetosfera terrestre. È più variabile di quella interna in quanto è più facilmente influenzata dall'attività solare.
Ha una forma quasi toroidale , a partire da un'altitudine di tre e si estende fino a dieci raggi terrestri, da 13.000 a 60.000 chilometri, sopra la superficie terrestre.
La sua massima intensità è solitamente circa 4-5 raggi terrestri .
La fascia di radiazione elettronica esterna è principalmente prodotta dalla diffusione radiale verso l'interno e dall'accelerazione locale dovuta al trasferimento di energia dalle onde del plasma in modalità whistler (fischio) agli elettroni della fascia di radiazione. Gli elettroni della cintura di radiazione vengono inoltre costantemente rimossi da collisioni con l'atmosfera terrestre, perdita a causa della magnetopausa e loro diffusione radiale verso l'esterno. I giroradi dei protoni energetici sarebbero abbastanza grandi da metterli in contatto con l'atmosfera terrestre. All'interno di questa fascia, gli elettroni hanno un flusso elevato e sul bordo esterno (vicino alla magnetopausa), dove le linee di campo geomagnetico si aprono nella "coda" geomagnetica , il flusso di elettroni energetici può scendere ai bassi livelli interplanetari entro circa 100 km, con una diminuzione di un fattore di 1.000.
Nel 2014 è stato scoperto che il bordo interno della cintura esterna è caratterizzato da una transizione molto acuta, al di sotto della quale gli elettroni altamente relativistici (> 5 MeV) non possono penetrare. La ragione di questo comportamento simile a uno scudo non è ben compresa.
La popolazione di particelle intrappolate nella Fascia esterna è varia, contenente elettroni e vari ioni. La maggior parte degli ioni ha la forma di protoni energetici, ma una certa percentuale sono particelle alfa e ioni di ossigeno O+ , simili a quelle della ionosfera ma sono molto più energiche. Questa miscela di ioni suggerisce che le particelle della corrente dell'anello provengono probabilmente da più di una fonte.
La Fascia esterna è più grande di quella interna e la sua popolazione di particelle fluttua ampiamente. I flussi di particelle energetiche (radiazioni) possono aumentare e diminuire drasticamente in risposta a tempeste geomagnetiche , che sono esse stesse innescate dal campo magnetico e dai disturbi del plasma prodotti dal Sole (vedi sotto). Gli aumenti sono dovuti alle iniezioni legate alla tempesta e all'accelerazione delle particelle dalla coda della magnetosfera.


Terza fascia transitoria:
Il 28 febbraio 2013 , è stata segnalata la scoperta di una terza fascia di radiazioni, costituita da particelle cariche ultrarelativistiche ad alta energia .
In una conferenza stampa del team Van Allen Probe della NASA, è stato affermato che questa terza fascia è un prodotto dell'espulsione di massa coronale dal sole.
È stata rappresentata come una creazione separata che divide la cintura esterna, come un coltello, sul suo lato esterno, ed esiste separatamente come un contenitore di stoccaggio di particelle per un mese, prima di fondersi nuovamente con la cintura esterna.
L'insolita stabilità di questa terza fascia transitoria è stata spiegata come dovuta a un 'intrappolamento' da parte del campo magnetico terrestre di particelle ultrarelativistiche che si perdono dalla seconda fascia esterna tradizionale.
Mentre la zona esterna, che si forma e scompare nel corso di un giorno, è altamente variabile a causa delle interazioni con l'atmosfera, si ritiene che le particelle ultrarelativistiche della terza fascia non si disperdano nell'atmosfera, poiché sono troppo energiche per interagire con le onde atmosferiche a basse latitudini. Questa assenza di dispersione e intrappolamento consente loro di persistere a lungo, alla fine viene distrutta solo da un evento insolito, come l'onda d'urto del Sole.


Valori di flusso:
Nelle fasce, in un dato punto, il flusso di particelle di una data energia diminuisce drasticamente con l'energia stessa.

All'equatore magnetico , gli elettroni di energie superiori a 5000 keV , presentano flussi omnidirezionali che vanno da :
1,2 x 10E6 (risp. 3,7 × 10E4)
fino a :
9,4 × 10E9 (risp. 2 × 10E7) particelle per centimetro quadrato al secondo.
Le fasce protoniche contengono protoni con energie cinetiche che vanno da circa 100 keV, che possono penetrare 0,6 µm di piombo , ad altre più rare che ad oltre 400 MeV, che possono penetrare fino a 143 mm di piombo.
La maggior parte dei valori di flusso pubblicati per le fasce interne ed esterne potrebbe non mostrare le densità di flusso massime probabili possibili.
C'è una ragione per questa discrepanza: la densità del flusso e la posizione del flusso di picco sono variabili, a seconda principalmente dell'attività solare, e il numero di veicoli spaziali con strumenti che osservano la fascia in tempo reale è stato limitato.
La Terra, ultimamente, e per fortuna, non ha sperimentato una tempesta solare di intensità e durata dell'evento Carrington del 1858 , mentre erano disponibili veicoli spaziali con gli strumenti adeguati per osservare l'evento.

Limitati rischi per l'uomo:
I livelli di radiazione nelle fasce sarebbero pericolosi per l'uomo se fossero esposti per un lungo periodo di tempo, come è pericoloso farsi una radiografia ogni giorno.
Le missioni Apollo, difatti hanno minimizzato i rischi per gli astronauti inviando veicoli spaziali ad alta velocità attraverso le aree più sottili delle fasce superiori, by-passando completamente le fasce interne, ad eccezione della missione Apollo 14 in cui la navicella spaziale viaggiava attraverso il cuore delle fasce di radiazioni, e comunque ne sono rapidamente passati indenni.
L'esposizione complessiva degli astronauti era in realtà dominata dalle particelle solari una volta al di fuori del campo magnetico terrestre. La radiazione totale ricevuta dagli astronauti variava da una missione all'altra, ma è stata misurata tra 0,16 e 1,14 rad (1,6 e 11,4  mGy), molto inferiore allo standard di 5 rem (50 mSv) all'anno stabilito dagli Stati Uniti per le persone che lavorano con la radioattività.

Implicazioni al passaggio di veicoli 
con o senza equipaggio:
I veicoli spaziali che viaggiano oltre l'orbita terrestre bassa entrano nella zona di radiazione delle Fasce di Van Allen. Oltre ad esse, affrontano rischi aggiuntivi dovuti ai raggi cosmici e agli eventi dovuti alle particelle solari .

Una regione tra le fasce interne ed esterne di Van Allen si trova a due o quattro raggi terrestri e viene talvolta definita "zona sicura".
Le celle solari , i circuiti integrati e i sensori possono essere danneggiati dalle radiazioni.
Le tempeste geomagnetiche occasionalmente danneggiano i componenti elettronici dei veicoli spaziali. La miniaturizzazione e la digitalizzazione dei circuiti elettronici e logici hanno reso i satelliti più vulnerabili alle radiazioni, poiché la carica elettrica totale in questi circuiti è ora abbastanza piccola da essere comparabile con la carica degli ioni in arrivo.
L'elettronica sui satelliti deve essere indurita e protetta contro le radiazioni per funzionare in modo affidabile. Il telescopio spaziale Hubble , tra gli altri satelliti, ha spesso i suoi sensori spenti quando passa attraverso regioni di radiazione intensa. Un satellite schermato da 3 mm di alluminio in un'orbita ellittica (320 per 32.190 km), che passa attraverso le fasce di radiazione riceverà circa 2.500 rem (25  Sv) all'anno, (per confronto, per un corpo umano la dose di 5 Sv è mortale).
Quasi tutte le radiazioni verranno ricevute mentre si passa la Fascia interna, che può essere facilmente evitata, vista la sua piccola estensione.


Origine:
Resta generalmente inteso che le fasce interne ed esterne di Van Allen derivano da diversi processi.

 - La Fascia interna, costituita principalmente da protoni energetici, è il prodotto del decadimento dei cosiddetti neutroni " albedo " che sono essi stessi il risultato di collisioni di raggi cosmici nell'atmosfera superiore.
Nella Fascia interna, le particelle che hanno origine dal Sole sono intrappolate nel campo magnetico terrestre. Le particelle si muovono a spirale lungo le linee magnetiche del flusso mentre si muovono "longitudinalmente" lungo quelle linee. Mentre le particelle si muovono verso i poli, la densità della linea del campo magnetico aumenta e la loro velocità "longitudinale" viene rallentata e può essere invertita, riflettendo la particella e facendole rimbalzare avanti e indietro tra i poli della Terra. Oltre alla spirale attorno e al movimento lungo le linee di flusso, gli elettroni si muovono lentamente in direzione est, mentre gli ioni si muovono verso ovest.

 - La Fascia esterna è costituita principalmente da elettroni. Vengono iniettati dalla coda geomagnetica a seguito di tempeste geomagnetiche e successivamente vengono energizzati attraverso le interazioni onda-particella .

 - Uno spazio tra le cinture interne ed esterne di Van Allen, a volte chiamato zona sicura o slot sicuro, è causato dalle onde a frequenza molto bassa (VLF) che disperdono particelle nell'angolo di intonazione che si traduce nel guadagno di particelle nell'atmosfera.
Le esplosioni solari possono pompare particelle in questo spazio ma si scaricano di nuovo nel giro di pochi giorni.
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Leggi anche gli altri capitoli, dell'Enciclopedia del Sistema Solare :


APPROFONDIMENTI:
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1 commento:

  1. grandissima completezza, post esaustivo e ricchissimo, non solo di dati scientifici ma anche di bellissime immagini e video interessantissimi. Complimenti

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