太陽粒子から脈動するヴァンアレンベルト。画像クレジット：NASA /トムブリッジマン。拡大するにはクリックしてください
NASA主導のチームによる新しい研究によると、地球を取り巻く放射線帯の「安全地帯」は、太陽活動のピーク時に高度と緯度が高くなります。安全地帯は、放射線帯領域で飛行しなければならない潜在的な宇宙船に、放射線強度を減らします。
「この新しい研究により、放射線帯の一部がどのように消滅するかが理解しやすくなります」と、NASAのゴダード宇宙飛行センターのシンファン博士（グリーンベルト、メリーランド州）は、この研究に関する論文の筆頭著者であり、 Geophysical Research Letters 2月22日のバージョン。
チームはその結果に基づいて、1978年から1999年の間に、国立海洋大気庁の極軌道軌道気象宇宙船の一連の「ヴァンアレン放射線帯」を構成する高速粒子（電子）の測定に基づいていました。彼らの極軌道では、特定の緯度範囲で検出された放射線帯粒子が少なく、宇宙船による安全なゾーン通過を示しています。研究者らは、太陽活動極小と呼ばれる比較的低い太陽活動期間中に取得されたデータを、太陽活動極大と呼ばれるピーク太陽活動期間からのデータと比較しました。彼らは、太陽の最大値の間に、安全地帯の位置がより高い緯度、したがって高度に向かってシフトしていることに気づきました。
放射線帯が見える場合、それらは地球の周りの1対のドーナツのようになり、最も内側のドーナツの「穴」に地球が入っています。 「スロット領域」と呼ばれるセーフゾーンは、内側と外側のドーナツの間のギャップとして表示されます。ベルトは実際には高速で帯電した粒子（電子と原子核）で構成されており、地球の磁場に閉じ込められています。
地球の磁場は、南極地域から宇宙に出て北極地域に戻る磁力線によって表すことができます。放射線帯粒子は帯電しているため、それらの運動は磁力線によって導かれます。閉じ込められた粒子は、磁力線の周りをらせん状に回転しながら、極間で跳ね返ります。
超低周波（VLF）電波とバックグラウンドガス（プラズマ）もこの領域に閉じ込められます。光ビームを曲げることができるプリズムのように、プラズマはVLF波の伝搬経路を曲げることができ、波が地球の磁場に沿って流れるようにします。 VLF波は、放射線帯粒子と相互作用し、エネルギーを少し取り除き、方向を変えることにより、安全領域をクリアします。これにより、粒子が跳ね返る極性領域の上の場所が下がります（ミラーポイントと呼ばれます）。最終的に、ミラーポイントは非常に低くなり、地球の大気中になります。これが発生すると、トラップされた粒子は大気中の粒子と衝突し、失われます。
チームによると、セーフゾーンは、VLF波が粒子をキックするための条件が整っている領域に作成されます。彼らの研究は、この地域の位置が太陽活動サイクルとともに変化する可能性があるという最初の兆候です。太陽は最大から最小まで11年間の活動サイクルを経て、また戻ってきます。太陽の最大時に、増加した太陽紫外線（UV）放射が地球の上層の大気である電離層を加熱し、それを膨張させます。これにより、地球の磁場に閉じ込められたプラズマの密度が増加します。
VLF波-粒子相互作用の好ましい条件は、プラズマ密度と磁場強度の特定の組み合わせに依存します。プラズマ密度は一般に高度とともに減少しますが、太陽の最大時の電離層の膨張により、プラズマはセーフゾーンの太陽の最小高度でより高密度になり、セーフゾーンの好ましいプラズマ密度をより高い高度に移行させます。さらに、磁場強度も高度とともに減少します。より高い高度でのセーフゾーンの好ましい磁場強度を見つけるには、磁力線がより集中し、したがってより強い極（より高い緯度）に向かって移動する必要があります。
「この発見は、セーフゾーンを作成する一次波動粒子相互作用領域の検索を絞り込むのに役立ちます」とFungは言いました。 「現在、既知の宇宙船がセーフゾーンを広範囲に使用しているわけではありませんが、私たちの知識は、ゾーンを活用したい将来のミッションの計画と運用に役立つ可能性があります。
研究者によると、彼らの発見は、磁気圏状態照会システムと呼ばれるチームによって開発された新しいデータ選択および検索ツールによって可能になりました。研究はNASAと全米研究評議会から資金提供を受けました。チームには、Fung、Xi Shao博士（ワシントン州国立研究評議会）、Lun C. Tan博士（QSS Group、Inc.、メリーランド州ランハム）が含まれます。
元のソース：NASAニュースリリース
