Qu’est-ce que le champ magnétique terrestre comme bouclier de rayonnement – Définition

Le champ magnétique terrestre fournit un bouclier de rayonnement vital du rayonnement cosmique. En plus d’une atmosphère protectrice, nous avons également de la chance que la Terre ait un champ magnétique. Le champ magnétique s’étend sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres dans l’espace, protégeant la Terre des particules chargées du vent solaire et des rayons cosmiques qui, autrement, dépouilleraient la haute atmosphère, y compris la couche d’ozone qui protège la Terre des rayons ultraviolets nocifs. Il nous protège des pleins effets du vent solaire et du GCR. Sans cette protection, la biosphère de la Terre pourrait ne pas exister comme elle le fait aujourd’hui, ou serait au moins limitée à la subsurface. Le champ magnétique terrestre fournit également un bouclier de rayonnement pour les astronautes et l’ISS lui-même, car il est en orbite terrestre basse.

Les calculs de la perte de dioxyde de carbone de l’atmosphère de Mars, résultant du piégeage des ions par le vent solaire, indiquent que la dissipation du champ magnétique de Mars a provoqué une perte presque totale de son atmosphère. Un autre fait est que quiconque avait été à la surface de la Lune (c’est-à-dire en dehors du  champ magnétique terrestre ) lors d’une éruption solaire particulièrement violente en 2005 aurait reçu une dose mortelle .

Classification du rayonnement cosmique

Le rayonnement cosmique peut être divisé en différents types selon son origine. Il existe trois principales sources de rayonnement:

• Rayonnement cosmique solaire . Le rayonnement cosmique solaire fait référence aux sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie (principalement des protons) émises par le soleil, principalement lors d’événements de particules solaires (SPE).
• Rayonnement cosmique galactique . Le rayonnement cosmique galactique, GCR, fait référence à des sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire, mais généralement de l’intérieur de notre galaxie de la Voie lactée.
• Rayonnement des ceintures de rayonnement de la Terre (ceintures de van Allen ). Les ceintures de rayonnement de Van Allen sont des zones de particules de haute énergie (en particulier des protons) piégées par le champ magnétique terrestre.

Rayonnement cosmique galactique

Rayonnement cosmique galactique , GCR, fait référence aux sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire. Les GCR sont des noyaux de haute énergie dont tous les électrons environnants ont été éliminés lors de leur passage à grande vitesse dans la galaxie. L’incident GCR sur la haute atmosphère est constitué d’une composante nucléonique, qui représente 98% du total (2% sont des électrons). La composante nucléonique est alors constituée d’un mélange de protons de haute énergie (~ 86%), de particules alpha (~ 12%) et d’une trace de noyaux plus lourds (~ 1%). Les GCR sont piégés par le champ magnétique galactique, ils ont donc probablement été accélérés au cours des derniers millions d’années et ont voyagé à plusieurs reprises à travers la galaxie. Leur mécanisme d’accélération est incertain, mais l’un des mécanismes possibles est que les particules sont accélérées par des ondes de choc qui se propagent à partir des supernovas. L’énergie de ces particules varie entre 10⁸ eV et 10 ²⁰ eV. Une très petite fraction est constituée de particules stables d’antimatière, telles que des positons ou des antiprotons.

La nature précise de cette fraction restante est un domaine de recherche active. Le taux de fluence GCR varie avec l’activité solaire, étant plus faible lorsque l’activité solaire est plus élevée. Au minimum solaire, en raison d’un blindage du champ magnétique solaire plus faible, la fluence est significativement plus élevée qu’au maximum solaire.

Rayonnement cosmique solaire – Événement de particules solaires

Le rayonnement cosmique solaire fait référence aux sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie (principalement des protons) émises par le Soleil , principalement lors d’événements de particules solaires (SPE). Le rayonnement solaire incident dans la haute atmosphère est principalement constitué de protons (99%), avec des énergies généralement inférieures à 100 MeV. Les événements de particules solaires, par exemple, se produisent lorsque les protons émis par le Soleil s’accélèrent près du Soleil lors d’une éruption ou dans l’espace interplanétaire par des chocs d’éjection de masse coronale. Notez que le Soleil a un cycle de 11 ans, ce qui aboutit à une augmentation spectaculaire du nombre et de l’intensité des éruptions solaires, en particulier pendant les périodes où il y a de nombreuses taches solaires.

Le rayonnement solaire est un risque de rayonnement important pour les vaisseaux spatiaux et les astronautes, il produit également des débits de dose importants à haute altitude, mais seul le rayonnement le plus énergétique contribue aux doses au niveau du sol. Notez que quiconque avait été à la surface de la Lune lors d’une éruption solaire particulièrement violente en 2005 aurait reçu une dose mortelle .

Rayonnement des ceintures de rayonnement de la Terre – ceintures de Van Allen

Les ceintures de rayonnement de Van Allen sont des zones de particules de haute énergie (en particulier des protons) piégées par le champ magnétique terrestre . La plupart de ces particules de haute énergie proviennent du vent solaire, qui ont été capturées et maintenues autour d’une planète par le champ magnétique terrestre. La ceinture de van Allen est formée comme un tore au-dessus de l’équateur. Il existe deux ceintures de rayonnement van Allen, une ceinture interne est centrée à environ 3 000 kilomètres et une ceinture externe est centrée à environ 22 000 kilomètres de la surface de la Terre. Il contient principalement des protons énergétiques dans la gamme 10-100 MeV.

Les engins spatiaux voyageant au-delà de l’orbite terrestre basse entrent dans la zone de rayonnement des ceintures de Van Allen. Au-delà des ceintures, ils sont confrontés à des risques supplémentaires dus aux rayons cosmiques et aux événements de particules solaires. Une région entre les ceintures intérieure et extérieure de Van Allen se situe entre deux et quatre rayons terrestres et est parfois appelée la «zone de sécurité».