O existenci těchto radiačních pásů vědci spekulují už v době, kdy byl kosmický věk ještě budoucností. Přítrž dohadům v roce 1958 učiní americký vědec z univerzity v Iowě James van Allen (1914-2006).
Na jeho podnět je na americké družice Explorer I a Explorer III umístěna Geigerova měřicí aparatura sloužící k měření nabitých částic. Díky výsledkům měření těchto družic může definovat, co jsou tyto vesmírné oblasti vlastně zač. Jde o částice slunečního větru zachycené magnetickým polem Země. Každé kosmické těleso, které má magnetosféru (oblast okolo vesmírného tělesa, kde se projevuje magnetické pole), má tyto radiační pásy. Van Allenovy pásy, pojmenované po svém objeviteli van Allenovi, se táhnou ve výšce 400 až 50 000 kilometrů nad Zemí. Částice vnitřního pásu se zhušťují ve výšce 3000 kilometrů. Částice vnějšího pásu, který je objeven díky měřením sovětské sondy Luna 1, se zhušťují ve výšce 15 000 kilometrů.
Příběh velkého objevu
Co všechno vlastně van Allenovu objevu předchází? Američané jsou ohromeni sovětskou sondou Sputnik 1, která je vynesena do vesmíru 4. října 1957. Prohráli souboj o vyslání první sondy do vesmíru. Pro ně je to ale zároveň výzva.. Chtějí se pokusit o nemožné: vypustit družici ještě do konce roku. Nakonec se jim to povede až poslední lednový den roku 1958. Nosná raketa Juno 1 vynáší na oběžnou dráhu družici Explorer 1. Kvůli většímu výkonu rakety oblet Země trvá déle a probíhá ve větší výšce. Když vědci vyhodnocují výsledky Geigerových počítačů, jsou dost překvapeni. V blízkosti nejnižšího bodu dráhy, jak předpokládali, je určité množství nabitých částic. Ale okolo nejvyššího bodu přístroje nezaznamenají vůbec žádné! Van Allen to hned vysvětlí: intenzita záření je tak vysoká, že senzory úplně zahltí, takže vykazují nulový stav. Když to uslyší jeho spolupracovník Ernie Ray, zvolá: „Bože, vesmír je radioaktivní!"
Polární záře a půlměsíc
Vědci, kteří se zabývají studiem van Allenových pásů, se shodují, že vznikají střetem magnetického pole Země se slunečním větrem. Jeho částice se obvykle pohybují rychlostí okolo 450 kilometrů za sekundu. Když se částice slunečního větru střetávají se zemskou atmosférou, začínají světélkovat a vytvářejí tak polární záři. Kdybychom oba pásy napříč rozřízli, měly by půlměsícovitý tvar. Je to způsobeno tvarem magnetického pole, který částice kopírují. Když magnetické pole Země zachytí částici slunečního větru, začne ji odpuzovat. Ta potom „cestuje" mezi oběma zemskými póly, kde je magnetismus nejsilnější. Mezera mezi oběma radiačními pásy je tvořena rádiovými vlnami o nízké frekvenci, které odtud všechny částice doslova „vyženou". Studie Jamese Greena z Goddardova střediska kosmických letů při NASA naznačuje, že rádiové vlny tvoří blesky v atmosféře Země.
Nebezpečné pro člověka i družice
Pro živé organismy, tedy i pro člověka, jsou radiační pásy velmi nebezpečné.
Částice se v nich pohybují velkou rychlostí a dosahují tak obrovských energií, kterou mohou poškodit DNA. Jak je dobře známo, radiace způsobuje rakovinné bujení. Člověk, který by se v těchto pásmech se zvýšenou intenzitou radioaktivního záření pohyboval, by touto chorobou dozajista onemocněl. Zvýšená radiace v oblasti pásů není nebezpečná jen pro živé organismy. Problémy způsobuje také družicím, jejichž oběžné dráhy se s nimi kříží. Tím, jak se elektronická zařízení na družicích miniaturizují, stávají se vůči záření citlivějšími. Například senzory Hubbleova vesmírného dalekohledu se při průletu radiačními pásy vypínají. Některé družice záření úplně vyřazuje z provozu.
Na Měsíci prý nebyli
Proto podle některých skeptiků Neil Armstrong a ostatní členové mise Apollo 11 v roce 1969 na povrchu Měsíce vůbec nebyli. A jedním z jejich silných argumentů jsou právě van Allenovy radiační pásy! Vědci přece potvrdili, že radioaktivní záření je v nich opravdu silné a pro živé organismy tedy životně nebezpečné. Průlet těmito oblastmi musí kosmonauty těžce zdravotně poškodit, nebo dokonce zabít! „Jak je možné, že se astronauti vrátili naprosto živí a zdraví?" křičí pochybovači.
Připouštějí, že by je mohl ochránit snad jen olověný „obal" o tloušťce několika decimetrů. Ale raketa Saturn V, která do vesmíru vynese modul Apollo 11, má plášť z hliníku a skafandry kosmonautů jsou ze skelných vláken a silikonu. Ve prospěch pochybovačů také hraje to, že v době letu byly na Slunci silné geomagnetické bouře, které intenzitu záření zvyšují. Obhájci „měsíční expedice" naopak tvrdí, že NASA naplánovala let tak, aby astronauti v radiačních pásech strávili co nejméně času. Záření pro ně tedy má být neškodné! Astronauti, kteří navštívili Měsíc, prý zřejmě mají trochu vyšší riziko vzniku rakoviny v pozdějším životě, ale pravděpodobnost není příliš vysoká...
Vytvořil pásy jaderný výbuch?
Ale jak radiační pásy vznikly? Jedna z teorií tvrdí, že van Allenovy radiační pásy vznikly jadernými výbuchy! V pondělí 9. července 1962 provádějí Spojené státy jaderný test Starfish Prime. Z ostrova Johnston Island v Pacifiku je odpálena raketa Thor, která nese jadernou hlavici W49. Ve výšce 400 kilometrů nad zemí je potom okolo 23. hodiny místního času odpálena. Síla exploze se rovná 1 400 000 tunám TNT! Výbuch je tak silný, že ho lidé pocítí až ve 1450 kilometrů vzdáleném městě Honolulu na havajském ostrově Oahu. Stovky světel veřejného osvětlení popraskají, rádio ani televize nefungují. Bezpečnostní alarmy jsou mimo provoz. Elektromagnetický impuls způsobuje, že na dalším havajském ostrově Kauai nefungují telefony. Oblohu v Pacifiku navíc osvětlí uměle vytvořená polární záře, která je vidět více než sedm minut! Právě z takovýchto testů jaderných zbraní pak měly vzniknout van Allenovy pásy. Pravdou ovšem je, že již existující radiační pásy byly výbuchem jen zesíleny.
Bomby, nebo sopka
Jaderný test Starfish Prime je jen kapkou v moři obvinění. Sovětský svaz v době studené války obviňuje Spojené státy, že vznik radiačních pásů způsobují svými jadernými testy v poušti Nevada.
Američané si ovšem nenechají nic líbit. Obviní Sovětský svaz, že „pilování" jeho jaderného programu má na svědomí vznik vnějšího pásu. Pochyby ale vznikají nad tím, jak by částice záření vzniklé při těchto testech mohly uniknout z atmosféry a dosáhnout výšky radiačních pásů. Fyzik Alex Dessler (*1928) přikládá úlohu ve vytvoření vnějšího pásu „matce přírodě". Podle něho vznikl v důsledku sopečné aktivity. Rakouský astrofyzik Thomas Gold (1920-2004) zase vysloví myšlenku, že by radiační pásy mohly být pozůstatkem polárních září.
Jupiter je větší silák
Jelikož je Jupiter planeta, která má magnetické pole, má tedy i radiační pásy. Jeho magnetické pole je desetkrát silnější než to zemské. Magnetosféra Jupiteru sahá do vzdálenosti 650 milionů kilometrů — až za oběžnou dráhu Saturnu! Odpovídá tomu i intenzita radiace. To trochu dělá vrásky na čele konstruktérům sond Voyager a Galileo. Je známo, jak sondy na tak intenzivní záření reagují. Právě Galileo svými měřeními odhalil intenzivní pás radiace mezi Jupiterovým prstencem a horními vrstvami atmosféry. Tento pás je asi desetkrát silnější než pásy kolem Země. Když ty zemské jsou svou radiací člověku nebezpečné, co by asi s nebohým kosmonautem udělal radiační pás Jupiterův? Dá se odhadnout, že i kdyby se tam člověk mohl dostat, do takové „radioaktivní lázně" se asi nijak nepožene.
Kosmické záření sprchuje Zemi
Kosmické záření je proudem energetických částic, které pocházejí z vesmíru. Pohybují se obrovskou rychlostí a dopadají do atmosféry Země. Jde zejména o protony a jádra helia. Zbytek je tvořen elektrony, jádry jiných atomů a elementárními částicemi. Jde o stálý přírodní jev.
Objev kosmického záření je připisován rakouskému fyzikovi Viktoru Hessovi (1883-1964). Ve středu 7. srpna 1912 odstartuje z Ústí nad Labem s výzkumným balonem Böhmen. Vystoupá do výšky pěti kilometrů a zjišťuje, že záření je tam větší než u zemského povrchu. Z toho usoudí, že záření nepochází ze Země, ale z kosmu.
Francouzský astronom Pierre Victor Auger (1899-1993) v roce 1938 objevuje spršky vysokoenergetického kosmického záření. Jak kosmické záření vzniká, není úplně jasné. Proto je v roce 2004 v Argentině spuštěn provoz Observatoře Pierra Augera. Má za úkol vytvořit největší detektor kosmického záření na světě.
Polární záře