밴앨런대

자기권

대기 중의 대전 입자들의 운동에 지구 자기장의 영향이 뚜렷이 나타나는, 고도 약 200km이상 지역을 말한다. 태양쪽은 지구 반지름의 약 10배의 높이이며, 태양풍의 영향으로 태양 반대편은 지구 반지름의 약 100배까지 길게 늘어져있다.

밴 앨런대

태양풍에 의해 지구 자기권 내로 유입된 고속의 대전 입자들이 지구 자기장에 붙잡혀 남북으로 왕복 운동하는 영역을 말한다. 지구의 적도를 도넛 모양으로 둘러싸고 있으며 내대와 외대로 나누어진다.

1. 내대

주로 양성자로 구성, 높이 약 3000km

1. 외대

주로 전자로 구성, 높이 악 16000km

지구 자기장과 밴 앨런대는 우주방사선이나 태양풍을 막아 지구상의 생물체를 보호해 주는 역할을 한다. 화성의 경우 자기장이 매우 약해 태양풍의 영향을 거의 직접적으로 받고 있다.

상세

밴앨런대(Van Allen Belt)는 밴 앨런이 발견한 방사선 지역으로, 지구의 자기장에 의해 생성된다. 지구 자기장과 관련되어 있기에 옆에서 본 단면이 지구의 자기장을 그린 자력선과 비슷하게 나타난다. 지구에 안쪽과 바깥쪽의 두 구역으로 나뉜다.

우주선과 대기권 상층부의 입자들이 충돌하면서 발생한 하전입자가 지구의 자기장에 의해 일정 구역에 붙잡히기 때문에 생성된다.

처음 발견된 것은 미국의 인공위성인 익스플로러 1호에 의해서였다. 당시 익스플로러 1호에 탑재된 탐사장치에 비정상적으로 방사선이 많은 구간이 감지되었으며, 밴 앨런에 의해 이 발견이 발표되었다.

밴앨런대에는 양성자선이나 베타선 같은 방사선이 다수 존재하는데, 이것은 해당 방사선이 전하를 가진 입자로 이루어져 있기 때문이다. 양성자선은 양성자로 구성되어 있는데, 이는 +전하를 갖는다. 베타선은 전자로 구성되어 있으며, 이는 -전하를 갖는다. 이들이 갖는 전하 때문에 지구의 자기장에 의해 일정 구간에 이러한 입자들이 사로잡히게 되며, 이 구역을 밴앨런대라고 부른다. 질량이 큰 양성자는 안쪽 구역에, 상대적으로 가벼운 전자는 바깥 구역에 주로 분포한다.

강력한 방사선 때문에 밴앨런대에 인공위성이 노출될 경우 손상될 위험이 있다. 이러한 이유 때문에 아폴로 계획 음모론을 주장하는 사람들은 아폴로 우주선이 밴앨런대를 통과할 수 없기 때문에 아폴로 계획이 조작이라고 주장하곤 한다. 하지만 이는 방사선의 성질에 대해 무지한 음모론자들의 주장에 불과하다.

밴앨런대에 존재하는 방사선은 양성자선과 베타선으로, 이 중에서 양성자선은 헬륨 원자핵인 알파선과 성질이 유사하다. 그리고 알파선은 종이 한 장에, 베타선은 얇은 알루미늄판에 막혀버린다. 즉, 금속으로 구성된 우주선과 그 안에 탑승한 우주비행사들은 밴앨런대의 영향을 크게 받지 않는다는 이야기다. 물론 장기간 노출된다면 이야기가 달라지겠지만, 달 탐사를 위한 비행에서 밴앨런대를 지나는 시간은 그리 길지 않다.

이러한 오해는 방사선=감마선이라는 오해 때문에 발생한다. 강력한 방사선인 감마선은 투과율이 높기 때문에 납이나 콘크리트 등의 조밀한 물질로 차폐를 해야 효과가 있다. 만약 밴앨런대의 방사선이 감마선이었다면, 음모론자들의 주장대로 달을 향한 유인탐사는 어려울 수도 있다. 하지만 감마선은 광자로 이루어져 있으며, 광자의 전하는 0이기 때문에 자기장의 영향을 받지 않아 밴앨런대에 특히 많이 모여 있을 이유가 없다.

밴앨런대 때문에 사람이 달에 갈 수 없다는 주장은 밴앨런대를 발견한 밴 앨런 교수가 직접 부정하기도 했다.