strålingsbelter

Det indre beltet er lokalisert i et område som i ekvatorplanet ligger i ca. 1000–10 000 kilometers høyde, med størst tetthet omkring 3500 kilometer, og som i magnetisk bredde spenner over ca. ±45°. Det er spesielt kjennetegnet ved stor tetthet av høyenergi protoner, som blant annet stammer fra nøytroner som dannes når kosmisk stråling trenger ned i atmosfæren. Nøytronene vil gå over til et elektron, et proton og et nøytrino. Dersom dette skjer mens nøytronet fremdeles er i den lavere del av magnetosfæren, vil de partikler som er elektrisk ladet, kunne bli innfanget i magnetfeltet. I det indre beltet er det også en stor andel elektroner i MeV-området.

Det ytre beltet strekker seg videre utover fra ca. 10 000 til 60 000 kilometer, med størst intensitet omkring 16 000 kilometer. Også her finner man protoner i 100 MeV-området, men andelen av høyenergetiske elektroner (<1 MeV) er langt større enn i det indre beltet. Denne todelte beltestrukturen er mest fremtredende ved høye partikkelenergier. Ved lavere energier ser man mer ett sammenhengende belte.

Man antok lenge at protoner var de eneste ioner i strålingsbeltene. Det har imidlertid vist seg å være betydelige mengder oksygenioner, spesielt med energi under noen hundre keV, og under 10 keV er O⁺ det dominerende ion.

Det opptrer store variasjoner i strålingsbeltene med solaktivitet og magnetosfæriske forstyrrelser, og man ser en døgnlig variasjon som skyldes magnetfeltets usymmetriske form. Strålingsbeltene overlapper både i beliggenhet og partikkelinnhold med ringstrømområdet i magnetosfæren. Ringstrømmen er med på å gi storskala magnetfeltforstyrrelser under magnetiske stormer, og strålingsbeltepartikler tar del i dette. Nye partikler vil også komme inn i strålingsbeltene i forbindelse med magnetiske stormer.

Partiklene i strålingsbeltene har en energi som gjør at de kan trenge inn i materialer og gi skader på instrumenter og besetning i satellitter, noe som må tas hensyn til ved planlegging av satellitter med baner i strålingsbeltene.

Strålingsbeltene ble forutsagt rundt 1920 av den norske matematikeren Carl Størmer. I forbindelse med de beregninger av partikkelbaner han gjorde for å underbygge Kristian Birkelands nordlysteori, fant han at partikler kunne innfanges i Jordens magnetfelt og at det var områder rundt Jorden hvor partikler kunne lagres. Områdene ble kalt «størmertroner» eller forbudte områder. Oppdagelsen ble imidlertid lite påaktet. Med romalderen kom de direkte målingene ute i verdensrommet, og strålingsbeltene var den første store oppdagelse som ble gjort. Geigertelleren i USAs første satellitt, Explorer 1, med James Van Allen som eksperimentansvarlig, gav helt unormale målinger ved ca. 1,5 jordradier ute i rommet. Dette ble tolket som en effekt av høy konsentrasjon av partikler med høy energi. Nye satellitter med bedre instrumentering bekreftet dette, og man fant også den todelte beltestrukturen. I den vestlige verden blir strålingsbeltene ofte kalt Van Allen-beltene etter oppdageren.

Kartlegging og studier av prosesser i strålingsbeltene er viktig både ved operasjon av satellitter i disse områdene og for å forstå koblede forstyrrelser i ionosfæren og atmosfæren.