Fasce di Van Allen

FASCE DI VAN ALLEN

Le fasce di Van Allen sono Zone dello spazio che circondano la Terra e i pianeti Giove e Saturno, e che contengono protoni ed elettroni ad alta energia. L'esistenza di queste zone fu evidenziata per la prima volta da un contatore geiger, un particolare tipo di rivelatore di particelle, installato sul satellite statunitense Explorer 1, lanciato il 31 gennaio 1958. Esse furono chiamate "fasce di radiazione di Van Allen", in onore di James A. Van Allen dell'università dello Iowa, allora a capo del gruppo di scienziati che aveva condotto l'esperimento.

Struttura e costituzione

Attorno alla Terra, le fasce di radiazione consistono di elettroni e protoni intrappolati in una regione a forma di ciambella centrata sull'equatore magnetico. Questa regione si estende da qualche centinaio di chilometri sopra la superficie terrestre fino a 50-60.000 km di distanza. Gli elettroni e i protoni provengono dai raggi cosmici e dal vento solare, un flusso.continuo di particelle cariche, perlopiù elettroni e protoni, emesso dal Sole. Le particelle sono costrette su cammini a spirale attorno alle linee del campo magnetico terrestre dalla forza di Lorentz (la forza che si esercita su una particella carica, perpendicolare sia alla direzione del moto sia alle linee del campo magnetico). Poiché il campo magnetico è più intenso in prossimità dei poli della Terra (in quelle regioni le linee di campo sono più fitte), le particelle vengono riflesse e si muovono avanti e indietro tra i poli nord e sud terrestri percorrendo appunto traiettorie a spirale. La maggior parte dei protoni ad alta energia (quelli con energia maggiore di 10 MeV) si trova in una cintura interna a un'altitudine di circa 3200 km; gli elettroni, invece, sono concentrati in una fascia esterna che si estende per parecchi raggi terrestri nello spazio. Pericoli dovuti alle fasce di radiazione I circuiti elettronici e le celle solari delle

Le navicelle spaziali si deteriorano se vengono esposte per lunghi periodi a elettroni veloci, che possono penetrare le superfici metalliche per parecchi millimetri. Per questo motivo, ad esempio, le fasce di radiazione attorno a Giove, molto intense, richiesero un'efficace protezione dei circuiti elettronici delle navicelle Pioneer e Voyager. Per gli esseri viventi queste radiazioni presentano effetti nocivi simili a quelli della radiazione ionizzante, quindi le missioni spaziali sono in genere pianificate in modo da minimizzare l'esposizione degli astronauti alle regioni più intense delle fasce di radiazione.

L'effetto biologico delle radiazioni è dovuto al fatto che le radiazioni ionizzanti interagiscono con i tessuti viventi, trasferendo la loro energia alle molecole che costituiscono le strutture cellulari. Come risultato, le funzioni della cellula possono essere temporaneamente o permanentemente danneggiate, oppure la cellula può essere completamente distrutta.

La gravità del danno dipende dal tipo e dalla dose di radiazione, dalla velocità a cui la dose è stata assorbita e dalla sensibilità alle radiazioni del tessuto interessato. Gli effetti sono gli stessi, sia che la fonte radioattiva sia posta all'esterno o all'interno del corpo.

In questa immagine si osservano due topi provenienti dalla stessa figliata, uno dei quali (a destra) è stato esposto a radiazioni. Risulta evidente il differente grado di sviluppo raggiunto dai due esemplari. Gli effetti biologici delle radiazioni possono però non manifestarsi in modo così evidente o in tempi brevi. Vi sono conseguenze variabili in base ai tempi di esposizione e alle dosi, in base al tipo di radiazione stessa e in base all'estensione della superficie irradiata; i danni possono essere diretti o indiretti. In particolare, le radiazioni possono provocare alterazioni nella gametogenesi, ovvero nel processo di formazione delle cellule riproduttive.

conseguente sterilità degli individui irradiati oppure formazione di feti abortivi o progenie affetta da aberrazioni genetiche. Benché gli effetti delle radiazioni ionizzanti siano cumulativi, una dose elevata di radiazioni, emessa rapidamente, può a volte differire, nei danni prodotti, da una stessa dose, liberata lentamente. L'esposizione protratta è, infatti, meglio tollerata poiché alcuni dei danni possono essere riparati da appositi sistemi cellulari, quando l'esposizione è.