Космическая радиация это кратко

Обновлено: 16.05.2024

Что такое космическая радиация

Это электромагнитное излучение, которое имеет внеземной источник. Его подразделяют на первичное и вторичное излучение. Иногда космическое излучение еще называют космическими лучами.

Первичные космические лучи представляют собой поток заряженных ядерных частиц, который проходит через поверхность Земли, появляясь из различных участков космического пространства. Источником появления этих частиц стоит считать космическую энергию, которую высвобождают сверхновые (взорвавшиеся звезды), а также всеми любимое Солнце — оно является наиболее постоянным поставщиком космического излучения.

Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы, так называемый солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоев солнечной атмосферы — солнечной короны. Вблизи Земли его скорость составляет обычно 400–500 км/с.

В теории всё верно, но на деле астронавты подвергались действию космической радиации всего в течение нескольких часов и получили дозы облучения, сопоставимые с теми, что обычно получают космонавты на МКС, то есть они были приемлемыми. Также нужно принять во внимание факт везения, ведь во время лунной миссии на Солнце не произошло никаких энергетических выбросов, которые могли бы привести к сублетальным дозам радиации.

Вторичные же космические лучи формируются при столкновении частиц космических лучей с частицами воздуха. Чем глубже эти частицы проникают в атмосферу, тем больше энергии они теряют. Это объясняет явление, о котором ты прочтешь ниже.

На какой высоте встречается

Вообще, космическая радиация распространяется повсеместно, но благодаря наличию у Земли магнитного поля она рассеивается. Магнитное поле служит своеобразным щитом, который не позволяет Солнцу — источнику этой радиации — уничтожить всё живое.

Так, на поверхности Земли естественный радиационный фон колеблется в пределах отметки 0,1–0,20 мкЗв/час (10–20 мкР/час), что является безопасной мощностью дозы для человека.

На земле при старте самолета в Шамбери (Франция) радиационный фон составил всего 0,10 мкЗв/ч. На высоте в 3 000 метров радиационный фон колебался в пределах 0,15–0,18 мкЗв/ч. На высоте в 6 000 метров уровень радиационного фона находился в пределах 0,30–0,34 мкЗв/ч. На высоте в 8 800 метров уровень радиационного фона составил уже 0,72-0,76 мкЗв/ч. На высоте в 10 100 метров уровень радиационного фона поднялся до 1,02–1,12 мкЗв/ч. И наконец, на предельной высоте нашего маршрута, а именно на высоте в 10 700 метров, радиационный фон был 1,22–1,35 мкЗв/ч. На высотах в 11,5–12 км уровень радиации на борту авиалайнера обычно составляет в пределах 2,25 –3,5 мкЗв/ч в зависимости от времени суток. А в случае солнечных бурь радиационный фон в салоне может быть и того выше.

Как видишь, при наборе высоты показатели на дозиметре пропорционально увеличивались. С чем это связано — попробуй догадаться самостоятельно.

Чем опасна космическая радиация

Наиболее чувствительными к радиации являются кожа, хрусталик глаза, легкие, щитовидная железа, костный мозг и кишечник. При длительном воздействии на организм излучение поражает ДНК и РНК, нарушает обмен веществ, снижает иммунитет и активизирует развитие новообразований у человека и животных.

Кто в зоне риска (как раз здесь о пилотах и часто летающих людях)

Не пугайся раньше времени. Среди профессий, наиболее подверженных радиоактивному космическому излучению, лидируют бортпроводники и летчики. Ну и пассажиры самолетов, часто пользующиеся услугами авиакомпаний. Часто — это более 30 раз в год. Пассажир, конечно, не профессия, но не упомянуть об этом в данном контексте нельзя.

Из-за активного эффекта воздействия ионизирующего излучения на человека и системы организма в авиации введены специальные радиационные нормы для лётного персонала. Эти нормы ограничивают полеты авиационного состава из расчета не более 80 лётных часов в месяц, не более 240 лётных часов в квартал (3 месяца) и не более 800 лётных часов в год на человека. Это данные из регламента ICAO — Международной организации гражданской авиации.

Как обезопаситься

Мы бы не сказали, что нужно применять какие-то сверхмеры по защите себя от излучения. Чтобы по-настоящему ощутить на себе влияние космической радиации, необходимо проводить в полете не менее 33 часов в год. За это время можно получить дозу в 0,1 мЗв (миллизиверт) — это эквивалентно рентгену грудной клетки.

Чтобы контролировать все возможные изменения в работе собственного организма, необходимо регулярно проходить диспансеризацию, примерно раз-два в год. При таком подходе к своему здоровью всё будет в порядке.

Косми́ческое излуче́ние — электромагнитное или корпускулярное излучение, имеющее внеземной источник; подразделяют на первичное (которое, в свою очередь, делится на галактическое и солнечное) и вторичное. В узком смысле иногда отождествляют космическое излучение и космические лучи.

Основные сведения

Космическое излучение — более широкое понятие, чем космические лучи, и включает в себя последнее, а также реликтовое излучение, космическое радиоизлучение и др. В английском языке en:Cosmic rays и en:Cosmic radiation отождествляются — вероятно, следуя традиции английского словоупотребления. В русском языке в одних случаях имеется в виду только корпускулярная компонента, то есть космические лучи, в других же понятие скорее употребляется более широко.

Разновидности космического излучения

См. также

Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Добавить иллюстрации.
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Космическое излучение" в других словарях:

Космическое излучение — Cosmic radiation фоновое ионизирующее излучение, которое состоит из первичного излучения, поступающего из космического пространства, и вторичного излучения, возникающего в результате взаимодействия первичного излучения с атмосферой. Термины… … Термины атомной энергетики

космическое излучение — По ГОСТ 15484 81 [ГОСТ 25645.103 84] Тематики условия физические косм. пространства EN cosmic radiation … Справочник технического переводчика

космическое излучение — Поток частиц высоких энергий, приходящих на Землю из мирового пространства, и продуктов их взаимодействия с атмосферными газами. Syn.: космические лучи … Словарь по географии

космическое излучение — cosmic rays (irradiation) космическое излучение. Ионизирующее излучение , способное давать мутагенный эффект, непрерывно падающее на поверхность Земли, приходит как из мирового пространства (первичное К.и.), так и… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

космическое излучение — kosminė spinduliuotė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jonizuojančioji spinduliuotė, sudaryta iš pirminės jonizuojančiosios spinduliuotės, patenkančios iš kosmoso, ir antrinės jonizuojančiosios spinduliuotės,… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

космическое излучение — kosminė spinduliuotė statusas T sritis chemija apibrėžtis Didelės energijos elementariųjų dalelių srautas, pasiekiantis Žemę iš kosmoso. atitikmenys: angl. cosmic rays rus. космические лучи; космическое излучение … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

космическое излучение — kosminė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cosmic radiation; cosmic rays vok. Höhenstrahlung, f; kosmische Strahlen, m; kosmische Strahlung, f rus. космическая радиация, f; космические лучи, m; космическое излучение, n pranc … Fizikos terminų žodynas

космическое излучение — kosminė spinduliuotė statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Jonizuojančioji spinduliuotė, sudaryta iš pirminės jonizuojančiosios spinduliuotės, patenkančios iš kosmoso, ir antrinės jonizuojančiosios spinduliuotės, atsirandančios… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

космическое излучение — Ионизирующее излучение, которое состоит из первичного излучения, поступающего из космического пространства, и вторичного излучения, возникающего в результате взаимодействия первичного излучения со средой … Политехнический терминологический толковый словарь

космическое излучение сверхвысокой энергии — superkietoji kosminė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. super cosmic radiation; super cosmic rays vok. Höchstenergie Höhenstrahlung, f; superkosmische Strahlung, f; ultraharte kosmische Strahlung, f rus. космические лучи… … Fizikos terminų žodynas

В широком смысле космическое излучение подразумевает под собой любое волновое или корпускулярное излучение, которое зарождается вне Земли. Однако, в научной прикладной сфере чаще всего под ним понимают более узкий термин – космические лучи. Это понятие входит в более широкое, плюс реликтовый фон в радиодиапазоне и некоторые другие лучи. В англоязычном сегменте cosmic rays и cosmic radiation тождественны, поэтому и мы будем использовать такой подход.

История открытия космических лучей

В начале двадцатого века многие физики исследовали спонтанную ионизацию газа радиацией. Откуда возникал ток в камерах с газом, стенки которых были из свинца толщиной в полметра? Такой механизм пытались объяснить влиянием радиоактивного распада в недрах Земли и какое-то время гипотеза была рабочей.

Австрийско-американский физик ВИКТОР ФРАНЦ ХЕСС, лауреат Нобелевской премии по физике (1936 г.) за открытие космических лучей.

Однако, в 1912 году исследователь Хесс провел эксперимент с подъемом камер на воздушных шарах. Он обнаружил, что с набором высоты спонтанная ионизация газа нарастала. То есть, чем дальше от Земли – тем больше радиация. После этого уже почти не осталось сомнения, что имеет место некое излучение из космоса.

Первым их окрестил космическими лучами американских физик Милликен. Он же определил приблизительную интенсивность и энергию этого излучения, сравнив его с гамма-радиацией атомных ядер. А в 1932 году Андерсон открыл в космических лучах позитроны, в 1955 – мюоны и мезоны. В 1958 Ван Аллен обнаружил вокруг Земли так называемые радиационные пояса, которые создаются высокоэнергетическими частицами галактического излучения.

Природа и виды космического излучения

Все космические лучи делятся на первичные – непосредственно из космоса, и вторичные – которые образуются в магнитосфере Земли. Из первичного подвида начнем разбираться с галактических космических лучей (ГКЛ).

Гамма-всплеск, нарисованный художником

ГКЛ приходят к нам из-за пределов Солнечной Системы, из разных точек Млечного Пути, собственно, поэтому так и называются. Состоят они из ядер лития, бериллия, бора, разогнанных до энергий от 10-20 мегаэлектронвольт, а также высокоэнергетичных электронов и позитронов. Гипотез происхождения ГКЛ много, но самыми реальными являются сверхновые звезды, либо коллапсары – магнетары, пульсары. Они своими мощными магнитными полями могут разгонять частицы до гигантских скоростей и энергий.

Очевидно предположить, что следующим активным источников космического излучения должно быть наше светило – Солнце. Этот тип так и называется – солнечные космические лучи (СКЛ). В них могут быть и электроны, и протоны, и ядра многих химических элементов, в основном гелия. Эти частицы рождаются в момент вспышек на нашем светиле.

Ультрафиолетовой излучение в солнечном спектре

Далее идет такой экстремальный вид КЛ, как гамма-всплески. Впервые их зафиксировали в 1967 году с американского военного спутника, предназначенного для отслеживания ядерных взрывов. Это гамма-излучение приходит к нам от объектов за миллиарды световых лет, можно сказать с другого края вселенной. Более того, оно настолько высоко энергетично, что случись такой всплеск у нас в галактике – вся жизнь на Земле бы вымерла (есть гипотеза, что вымирание трилобитов в ордовикском периоде было вызвано гамма-всплеском). Благо, такие события редки и узконаправлены – считается, что в Млечном Пути они происходят раз в миллион лет.

Что же порождает выбросы такой гигантской энергии? Единого ответа нет, но вероятнее всего они связаны либо со слиянием компактных релятивистских объектов (нейтронных звезд, черных дыр), либо с коллапсом сверхновых звезд определенного (быстровращающиеся) типа. За доли секунд такой объект испускает струю (джет) гамма-лучей с энергией, которую Солнце выделяет за миллионы лет. И потом этот узкий “луч смерти” летит сквозь вселенную.

Следующий вид космического излучения тоже можно отнести к редким и экстремальным явлениям. Речь идет о частицах сверхвысоких энергий (лучи Oh-My-God). Это энергии в 20 миллионов раз превышающие достигнутые на ускорителях частиц. Впервые они были зафиксированы в 1991 году и с тех пор регистрировались всего до 100 раз (то есть, это очень редкое явление). Их источник до сих пор не выявлен и дискутабелен в научной среде.

Все эти типы относятся к первичным, теперь же рассмотрим вторичные космические лучи. К ним относятся частицы (преимущественно протоны и электроны), которые захватываются магнитным полем Земли и циркулируют на определенных высотах. Есть два радиационных пояса Ван Аллена – нижний, на высоте 4000 км, и верхний, 17000 км.

Влияние на человека и социум

Никакого ощутимого влияния у поверхности Земли космическое излучение не имеет и негативных эффектов на здоровье человека не оказывает. Это связано с тем, что атмосфера и магнитосфера планеты нейтрализуют все виды корпускулярных лучей. Естественно, здесь речь не идет о гамма-всплесках, а только о галактических и солнечных частицах.

Гамма-всплески, в свою очередь, по расчетам могут вызывать катастрофические последствия для жизни. Так, если выброс джета от сверхновой нужного типа произойдет на расстоянии 300 световых лет от нас – всплеск буквально выжжет всю планету дотла. Энергия воздействия будет равноценна взрыву термоядерной бомбы на каждый квадратный километр! Но нужно помнить, что во-первых, эти события очень редки, а во-вторых, должны быть прицельно направлены на Землю, а в бескрайнем космосе такая вероятность ничтожно мала.

С другой стороны, космические лучи приобретают большую важность в космонавтике, особенно в будущих межпланетных перелетах. Потому что они могут наносить существенный вред астронавтам без защиты магнитосферы Земли. Высокоэнергетичные частицы могут повреждать ДНК клеток человека и вызывать опасные для жизни заболевания.

Дифференциальный энергетический спектр космических лучей носит степенной характер (в дважды логарифмическом масштабе — наклонная прямая) (минимальные энергии — жёлтая зона, солнечная модуляция, средние энергии — синяя зона, ГКЛ, максимальные энергии — пурпурная зона, внегалактические КЛ)

Космические лучи — элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве.

Основные сведения

Физику космических лучей принято считать частью физики высоких энергий и физики элементарных частиц.

Физика космических лучей изучает:

процессы, приводящие к возникновению и ускорению космических лучей;
частицы космических лучей, их природу и свойства;
явления, вызванные частицами космических лучей в космическом пространстве, атмосфереЗемли и планет.

Изучение потоков высокоэнергетичных заряженных и нейтральных космических частиц, попадающих на границу атмосферы Земли, является важнейшими экспериментальными задачами.

Классификация по происхождению космических лучей:

вне нашей Галактики
в Галактике
на Солнце
в межпланетном пространстве

Первичными принято называть внегалактические и галактические лучи. Вторичными принято называть потоки частиц, проходящие и трансформирующиеся в атмосфере Земли.

Космические лучи являются составляющей естественной радиации (фоновой радиации) на поверхности Земли и в атмосфере.

До развития ускорительной техники космические лучи служили единственным источником элементарных частиц высокой энергии. Так, позитрон и мюон были впервые найдены в космических лучах.

Энергетический спектр космических лучей на 43% состоит из энергии протонов, ещё на 23% — из энергии гелия (альфа-частиц) и 34% энергии, переносимой остальными частицами.

По количеству частиц космические лучи на 92% состоят из протонов, на 6% — из ядер гелия, около 1% составляют более тяжелые элементы, и около 1% приходится на электроны. При изучении источников космических лучей вне Солнечной системы протонно-ядерная компонента в основном обнаруживается по создаваемому ею потоку гамма-лучей орбитальными гамма-телескопами, а электронная компонента — по порождаемому ею синхротронному излучению, которое приходится на радиодиапазон (в частности, на метровые волны — при излучении в магнитном поле межзвёздной среды), а при сильных магнитных полях в районе источника космических лучей — и на более высокочастотные диапазоны. Поэтому электронная компонента может обнаруживаться и наземными астрономическими инструментами.

Традиционно частицы, наблюдаемые в КЛ, делят на следующие группы: (соответственно, протоны, альфа-частицы, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые). Особенностью химического состава первичного космического излучения является аномально высокое (в несколько тысяч раз) содержание ядер группы L (литий, бериллий, бор) по сравнению с составом звёзд и межзвёздного газа. Данное явление объясняется тем, что механизм генерации космических частиц в первую очередь ускоряет тяжелые ядра, которые при взаимодействии с протонами межзвёздной среды распадаются на более лёгкие ядра. Данное предположение подтверждается тем, что КЛ обладают очень высокой степенью изотропии.

История физики космических лучей

Впервые указание на возможность существования ионизирующего излучения внеземного происхождения было получено в начале XX века в опытах по изучению проводимости газов. Обнаруженный спонтанный электрический ток в газе не удавалось объяснить ионизацией, возникающей от естественной радиоактивности Земли. Наблюдаемое излучение оказалось настолько проникающим, что в ионизационных камерах, экранированных толстыми слоями свинца, все равно наблюдался остаточный ток. В 1911—1912 годах был проведен ряд экспериментов с ионизационными камерами на воздушных шарах. Гесс обнаружил, что излучение растет с высотой, в то время как ионизация, вызванная радиоактивностью Земли, должна была бы падать с высотой. В опытах Кольхерстера было доказано, что это излучение направлено сверху вниз.

Потоки высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве

В околоземном космическом пространстве (ОКП) различают несколько типов космических лучей. К стационарным принято относить галактические космические лучи (ГКЛ), частицы альбедо и радиационный пояс. К нестационарным — солнечные космические лучи (СКЛ).

Галактические космические лучи (ГКЛ)

Галактические космические лучи (ГКЛ) состоят из ядер различных химических элементов с кинетической энергией Е более нескольких десятков МэВ/нуклон, а также электронов и позитронов с Е>10 МэВ. Эти частицы приходят в межпланетное пространство из межзвёздной среды. Наиболее вероятными источниками космических лучей считаются вспышки сверхновых звёзд и образующиеся при этом пульсары. Электромагнитные поля пульсаров ускоряют заряженные частицы, которые затем рассеиваются на межзвёздных магнитных полях. Возможно, однако, что в области Е Вторичные частицы в магнитосфере Земли: радиационный пояс, частицы альбедо

Внутри магнитосферы, как и в любом дипольном поле, есть области, недоступные для частиц с кинетической энергией E, меньше критической. Те же частицы с энергией E Солнечные космические лучи

Солнечными космическими лучами (СКЛ) называются энергичные заряженные частицы — электроны, протоны и ядра, — инжектированные Солнцем в межпланетное пространство. Энергия СКЛ простирается от нескольких кэВ до нескольких ГэВ. В нижней части этого диапазона СКЛ граничат с протонами высокоскоростных потоков солнечного ветра. Частицы СКЛ появляются вследствие солнечных вспышек.

Космические лучи ультравысоких энергий

Долгое время после открытия космических лучей, методы их регистрации не отличались от методов регистрации частиц в ускорителях, чаще всего — газоразрядные счётчики или ядерные фотографические эмульсии, поднимаемые в стратосферу, или в космическое пространство. Но данный метод не позволяет вести систематические наблюдения частиц с высокой энергией, так как они появляются достаточно редко, а пространство, в котором такой счётчик может вести наблюдения, ограничено его размерами.

Современные обсерватории работают на других принципах. Когда высокоэнергетичная частица входит в атмосферу, она, взаимодействуя с атомами воздуха на первых 100 г/см², рождает целый шквал частиц, в основном пионов и мюонов, которые, в свою очередь, рождают другие частицы, и так далее. Образуется конус из частиц, который называют ливнем. Такие частицы двигаются со скоростью, превышающей скорость света в воздухе, благодаря чему возникает черенковское свечение, регистрируемое телескопами. Такая методика позволяет следить за областями неба площадью в сотни квадратных километров.

Значение для космических полётов

Космонавты МКС, когда закрывают глаза, не чаще, чем раз в 3 минуты, видят вспышки света, возможно, это явление связано с воздействием частиц высоких энергий, попадающих в сетчатку глаза. Однако экспериментально это не подтверждено, возможно, что этот эффект имеет под собой исключительно психологические основы.

Длительное воздействие космической радиации способно очень негативно отразиться на здоровье человека. Для дальнейшей экспансии человечества к иным планетам Солнечной системы следует разработать надёжную защиту от подобных опасностей — учёные из России и США уже ищут способы решения этой проблемы.

Читайте также: