Il fenomeno dei Lampi di Luce è in realtà solo uno dei tanti fenomeni causati dai raggi cosmici che hanno luogo in prossimità della Terra e nel Sistema Solare. Il nostro pianeta tramite il suo campo magnetico e l’atmosfera ci protegge infatti dalla maggior parte dei raggi cosmici e dai loro potenziali effetti deleteri.
Il campo magnetico terrestre offre ancora una parziale protezione dai raggi cosmici agli astronauti in orbita LEO (Space Shuttle o ISS), mentre uscendo dalla magnetosfera terrestre (missioni lunari e future missioni verso Marte) questa protezione viene a mancare. Le missioni spaziali, anche quelle in LEO, espongono gli astronauti a livelli di radiazioni ionizzanti molto più elevati rispetto a quelli a terra.
Le principali sorgenti di radiazione in orbita LEO sono i raggi cosmici galattici, le particelle solari e le particelle intrappolate nelle fasce di Van Allen.
I raggi cosmici galattici (GCR) sono particelle cariche, per la maggior parte nuclei:
I nuclei sono principalmente protoni (87%) ed elio (12%). I nuclei pesanti sono in maggior parte composti da nuclei di carbonio, azoto e ossigeno, ma sono presenti (in quantità sempre minori) nuclei fino all’uranio.
Le energie dei raggi cosmici vanno da qualche decina di MeV fino a 1012 MeV (per i meno avvezzi alle potenze 1012vuol dire 10 con 12 zeri, cioè 1.000.000.000.000). Ad energie sopra ai 2 GeV per nucleone (equivalenti a 2000 MeV per nucleone) queste particelle viaggiano a velocità prossime a quelle della luce: provengono dalla nostra galassia, dopo essere state accelerate in esplosioni di supernovae; le particelle a più alta energia hanno origine extragalattica ed i loro meccanismi di accelerazione sono tuttora oggetto di discussione.
Brillamento solare del 13 Febbraio 2011. Credit: NASA/SDO
Queste due componenti sono presenti anche al di fuori della magnetosfera terrestre e vanno tenute in conto nel programmare una missione fuori dall’orbita terrestre.
La terza componente di radiazione si trova solamente in orbita terrestre. Sono le particelle intrappolate dal campo magnetico nelle fasce di radiazione (o di Van Allen): in queste fasce si trovano protoni (in quella più interna) o elettroni (in quella più esterna). Nella fascia esterna di Van Allen a 36000 km di altezza passano le orbite dei satelliti geostazionari per telecomunicazioni: talvolta le tempeste solari possono far aumentare il flusso di particelle che investono questi delicati strumenti, danneggiandoli o addirittura mettendoli fuori uso nonostante tutte le precauzioni prese. La fascia più interna è invece attraversata dall’orbita dello Shuttle o delle stazioni spaziali.
In prossimità della Terra i raggi cosmici vengono deflessi dal nostro campo magnetico, che agisce come uno scudo deflettendo la quasi totalità delle particelle. Queste particelle riescono però ad incanalarsi lungo le linee di forza dei poli dando spesso luogo allo spettacolo delle aurore, prerogativa non solo della Terra ma anche di altri pianeti.
L’orbita scelta per le missioni umane di lunga permanenza nello spazio è il frutto di un compromesso tra la necessità di avere un’orbita stabile (e dunque elevata, ad di fuori dell’attrito dell’atmosfera terrestre) ed un ambiente sicuro per gli astronauti (e dunque lontano dal centro della fascia interna di Van Allen).
Fonti e approfondimenti:
Raggi cosmici e missioni spaziali
Un ringraziamento a Riccardo ‘Unreal’ Rossi per la segnalazione delle foto (via Facebook)
Post precedenti:
ALTEA (4)- Gli effetti dei raggi cosmici sull’uomo – i Light Flash
ALTEA (3)- I raggi cosmici e l’esplorazione umana dello spazio
ALTEA (1)- un esperimento italiano a bordo della Stazione Spaziale Internazionale
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