Какие виды космического электромагнитного излучения вам известны кратко

Обновлено: 04.07.2024

Космическое пространство, космос — относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел. Космос не является абсолютно пустым пространством: в нём есть, хотя и с очень низкой плотностью, межзвёздное вещество, кислород в малых количествах (остаток после взрыва звезды), космические лучи и электромагнитное излучение, а также гипотетическая тёмная материя.

Космические лучи — это поток заряженных частиц, движущихся в Галактике с чудовищными скоростями.

К космическим лучам относятся главным образом ядра обычных химических элементов, по-видимому, возникающие в результате взрывов сверхновых звезд, движение которых по галактическим маршрутам регулируется слабыми магнитными полями, пронизывающими нашу Галактику. Космические лучи — это неотъемлемая часть межзвездной среды, и в них заключена значительная доля общей ее энергии.

В наши дни космические лучи — это единственные известные частицы, пришедшие из-за пределов Солнечной системы, с которыми мы можем иметь прямой контакт. По одной лишь этой причине они заслуживают тщательного исследования.

Открытие космических лучей

Видимый свет, в котором мы наблюдаем Вселенную невооруженным глазом, представляет собой лишь узкую полосу волн электромагнитного спектра. Космос же излучает много других волн, включая инфракрасные, рентгеновские, гамма-лучи и даже частицы, названные нейтрино. Для их обнаружения требуется специальная техника.

Полеты космических аппаратов открыли перед астрономами невиданные ранее возможности, которыми наземная астрономия никогда не располагала, да и не могла располагать. Для изучения небесных тел Солнечной системы, нашей Галактики и многочисленных внегалактических объектов теперь в космос запускаются специализированные астрономические станции-обсерватории, оснащенные новейшими физическими приборами. Они улавливают невидимые излучения, которые поглощаются атмосферой и не достигают земной поверхности.

В результате стали доступны для исследований все виды электромагнитного излучения, приходящего из космических глубин.

Как было обнаружено космическое излучение?

Около века назад ученые начали измерять заряды в атмосфере. В то время, хотя некоторые из них действительно обнаруживали явления ионизации в атмосфере, они полагали, что заряды испускаются Землей, а не из космоса. В 1912 году немецкий ученый Виктор Гесс поднялся на воздушном шаре на 5000 метров и измерил изменения в атмосфере.

Обнаружение инфракрасных лучей

Галактика в инфракрасном диапазоне

С появлением более чувствительных методов наблюдений инфракрасная астрономия развивалась все активнее. К 1960-м годам инфракрасные телескопы стали запускать на воздушных шарах в верхние слои атмосферы, где космические инфракрасные лучи было легче обнаружить. Чуть позже начали применять специальные самолеты, как, например, воздушная обсерватория им. Койпера НАСА, работающая с 1975 по 1995 год.

Большинство наземных инфракрасных телескопов располагается на вершинах гор. Крупнейший в мире британский инфракрасный телескоп (UKIRT) установлен близ гавайской вершины Мауна-Кеа. Такие приборы используются для изучения межзвездного газа и пыли, из которых образуются новые звезды.

Рентгеновские лучи из космоса

В 1898 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген, экспериментируя с катодными лучами, обнаружил, что их сопровождают какие-то невидимые лучи. Он назвал их Х-лучами из-за их загадочной природы, однако теперь уже понятно, что они формируют часть электромагнитного спектра.

Большая часть рентгеновских лучей блокируется в атмосфере. Поэтому до появления спутников детекторы космических рентгеновских лучей крепили на воздушных шарах и исследовательских ракетах, которые могли подниматься вверх в разреженный воздух.

Открытие гамма-лучей

В 1900 году французский физик Поль Виллар, экспериментируя с ураном и радием, установил, что они испускают новый тип лучей, проходящих сквозь плотные материалы, через которые не удается проникать рентгеновским лучам.

К тому моменту уже были обнаружены радиоактивные частицы альфа и бета, поэтому британский физик Эрнест Резерфорд назвал их гамма-лучами.

Как и рентгеновские, гамма-лучи блокируются атмосферой, именно поэтому детекторы первых поколений также крепились на борту воздушных шаров и ракет. Правда, гамма-лучи можно обнаружить на Земле непрямым путем благодаря открытию, сделанному в 1934 году выдающимся советским физиком Павлом Черенковым.

Черенков проводил опыт с бомбардировкой воды гамма-лучами, когда обнаружил луч тусклого голубого света, который впоследствии стали называть эффектом/излучением Вавилова — Черенкова. Вызывает его оптическая ударная волна, поскольку энергетические лучи или частицы путешествуют в одной и той же среде быстрее, чем фотоны света — и не только в воде, но и сквозь атмосферу.

Приборы — черенковские счетчики — измеряют скорость и направление света, что позволяет астрономам, отслеживая обратно траекторию света, определять источники излучения гамма-лучей.

К мощным космическим источникам гамма-лучей относят:

радиогалактики;
пульсары;
черные дыры.

24 февраля 1987 года благодаря гамма-лучам была обнаружена сверхновая, вспыхнувшая в Большом Магеллановом облаке.

Снимок сверхновой в большом Магеллановом Облаке

Всесторонние научные исследования позволили изучать свойства заряженных частиц, входящих в состав космических лучей. Легко были отождествлены самые распространенные их компоненты: ядра атомов водорода, протоны, и ядра атомов гелия, альфа частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Но вскоре стало ясно, что присутствуют также ядра более тяжелых элементов, в частности ядра атомов железа.

Нейтринная астрономия

Появление сверхновой SN1987A было также зафиксировано опытным путем в США и Японии. Правда, в ходе этих опытов велся поиск не гамма-лучей, а нейтрино — трудно обнаруживаемых элементарных частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, и не знающих никаких преград.

Первые солнечные нейтрино открыл в 1968 году американский физик Раймонд Дэвис (1914-2006) с помощью емкости с перхлорэтиленом. Во взаимодействие с атомами хлора в этой жидкости вступили всего несколько нейтрино, сформировав радиоактивные изотопы аргона, которые Дэвис и нашел. Его открытие дало толчок к развитию нейтринной астрономии.

Несколькими годами позже в Японии провели эксперимент для изучения солнечных нейтрино, в ходе которого также нашли частицы сверхновой SN1987A. Нейтрино достигли Земли за 150 минут до того, как удалось увидеть сверхновую. Сейчас созданы самые современные детекторы для получения данных о нейтрино.

Природа космического излучения

Ученые выяснили, что наибольшая часть космических лучей, причем с наименьшими энергиями, имеет солнечное происхождение, но главный вклад вносят космические лучи, приходящие из нашей Галактики и обладающие высокими энергиями. Возможно, что некоторая доля космических лучей — это посланцы других галактик.

Сейчас считают, что наиболее вероятным источником космических лучей в Галактике являются взрывы сверхновых.

Космические лучи состоят в основном из высокоэнергетических протонов: 85% ядер водорода, 12% α-частиц, с небольшой долей электронов и некоторыми более тяжелыми атомными ядрами. Космические лучи движутся в пространстве почти со скоростью света, некоторые из которых достигают Земли.

В рентгеновских лучах Вселенная представляется совершенно иной, чем она видна в оптические телескопы:

С одной стороны, наблюдается увеличение концентрации ярких источников излучения по мере приближения к средней плоскости Млечного Пути — они принадлежат нашей Галактике;
С другой — равномерное распределение многочисленных внегалактических рентгеновских источников по всему небу.

Многие небесные тела, украшающие небо Земли,— Луна и планеты — в рентгеновских лучах не видны.

В нашей Галактике диффузное (рассеянное) гамма-излучение сосредоточено главным образом в галактическом диске; оно усиливается в направлении к центру Галактики.

Гамма излучение пульсаров

Кроме того, обнаружены дискретные (точечные) гамма-источники, такие как Краб (Крабовидная туманность в Тельце), Геркулес Х-1, Гемннга (в созвездии Близнецов) и некоторые другие. Сотни дискретных источников внегалактического гамма-излучения разбросаны буквально по всему небу.

Удалось принять гамма-излучение, исходящее из активных областей Солнца во время солнечных вспышек.

Наблюдения с искусственных спутников в периоды минимума солнечной активности позволяют получить наилучшие данные о свободных электронах в межзвездном и межпланетном пространстве. Результаты исследования космических лучей позволили нам узнать много нового и интересного об относительном распределении химических элементов и их распространенности в межзвездном пространстве.

Источники космических лучей

В последние годы специалисты по космическим лучам много спорили о том, возникают ли космические лучи в нашей Галактике или за ее пределами. В целом представляется, что одерживают верх сторонники галактического происхождения космических лучей.

Наибольшее внимание привлекла гипотеза, согласно которой космические лучи возникают при взрывах сверхновых звезд в нашей Галактике.

Вспышка сверхновой звезды

В галактиках подобных нашей, происходит 2— 3 взрыва сверхновых в столетие. Энергия, освобождающаяся при каждом таком взрыве, колоссальна, и тот факт, что известные остатки вспышек сверхновых, например Крабовидная туманность, являются источниками радиоизлучения, указывает на присутствие вокруг них крупномасштабных магнитных полей.

Ядра атомов, выбрасываемые в космическое пространство в качестве побочных продуктов взрыва сверхновых звезд, ускоряются этими магнитными полями, что позволяет понять высокие энергии частиц космических лучей.

Можно не сомневаться в том, что космические лучи в больших количествах не могут приходить к нам от далеких галактик, находящихся на расстояниях нескольких миллиардов парсек. Гипотеза сверхновых обеспечивает постоянный приток частиц с примерно требуемой энергией. Именно поэтому представляется вполне разумным искать источник космических лучей в самых грандиозных явлениях, происходящих в нашей Галактике — взрывах сверхновых.

Взаимодействие магнитного поля Земли и заряженные частиц из космоса

Магнитное поле Земли воздействует на частицы космических лучей в такой степени, что становится очень трудно проследить первоначальное направление до входа в магнитосферу Земли всех частиц, кроме тех, которые обладают наибольшими энергиями. Кроме того, взаимодействие частиц космических лучей и газов верхних слоев атмосферы создает вторичные эффекты в виде ливней ионизованных частиц.

Магнитное поле Земли и ее атмосфера — это надежный щит, защищающий нас от космических лучей!

Огромную помощь в изучении космических лучей до их вторжения в атмосферу Земли и до воздействия на них земного магнитного поля оказывают искусственные спутники. Чрезвычайно важная задача будущего — проводить исследование на космических аппаратах за пределами внутренней области Солнечной системы.

Влияние космического излучения на технику

Электронные гаджеты и компьютеры могут выйти из строя из-за космического излучения, выяснили исследователи. Оно способно вызывать сбои в работе электронных устройств, что не может не беспокоить — ведь сложной техники вокруг становится все больше. В сбоях электронных устройств могут быть виноваты субатомные частицы родом из-за пределов нашей галактики, считают исследователи из Университета Вандербильта.

На атмосферу Земли воздействуют космические лучи, движущиеся со скоростью света, образуя различные частицы. Ежесекундно миллионы образовавшихся частиц бомбардируют тела людей. Это воздействие незаметно и не оказывает вреда для организма. Но часть этих частиц способна создавать помехи в интегральных схемах электронных устройств. В результате это взаимодействие может изменить данные, хранящиеся в памяти устройства.

При этом трудно определить, когда и где появятся такие частицы. Кроме того, никаких физических признаков повреждения не возникает. Также нельзя сразу сказать, виновато в сбое космическое излучение, аппаратный дефект или ошибка программного обеспечения.

Так в бельгийском городке Схарбек, где в 2003 году во время выборов в парламент один из кандидатов благодаря излучению получил 4096 дополнительных голосов. Ошибка была замечена, потому что кандидат набрал количество голосов, превышающее возможное. Расследование причин произошедшего привело к выводу, что ошибка возникла именно из-за воздействия космических лучей, которые вызвали сбой в реестре электронного устройства для подсчета голосов.

В 2004 году компания Cypress Semiconductor, занимающаяся разработкой и производством полупроводников, приводила следующие данные по количеству вызываемых космическим излучением ошибок:

мобильный телефон с 500 Кб памяти должен совершать одну потенциальную ошибку в 28 лет;
сеть маршрутизаторов с памятью в 25 Гб допускает одну ошибку, приводящую к сбою в сети, каждые 17 часов;
находясь в самолете на высоте 10,6–10,7 км, ноутбук с памятью в 500 Кб может совершать одну ошибку каждые пять часов.

Производители полупроводников очень обеспокоены этой проблемой, потому что она становится все серьезнее из-за того, что мощность электронных устройств растет, да и их количество значительно увеличивается

Воздействие космических лучей на организм человека

Пока мы живем на поверхности Земли, нет необходимости принимать какие-либо меры предосторожности против воздействия космического излучения. Это потому, что у Земли есть два механизма, чтобы защитить нас от вреда космических лучей:

Магнитное поле Земли — когда космические лучи приближаются к Земле, магнитное поле будет отклонять заряженные частицы. Конечным результатом является то, что они в основном сосредоточены на двух полюсах Земли, которые очень малочисленны, если вообще населены. Видимым проявлением влияния магнитного поля Земли является сияние, наблюдаемое на полюсах.
Другим механизмом является защитная атмосфера Земли. Атмосфера не только может поглощать большую часть инфракрасного и ультрафиолетового света, но и взаимодействовать с космическими лучами. Частицы высоких энергий так называемого первичного космического луча столкнутся с атомами кислорода или азота в атмосфере и затем превратятся во вторичные частицы космического луча. Космические лучи проходят через атмосферу, ослабляются и в конечном итоге достигают земли.Эти вторичные частицы имеют достаточную энергию для производства частиц следующего поколения.

Одна вещь, которую мы должны знать, — то, что заряд высокоэнергетических частиц космических лучей может достигать 100 МэВ. Они могут нарушать нормальную функцию клетки, вызывать заболевания, а значит, представлять угрозу для космонавтов. Если космические лучи проникают в капсулу космических кораблей, они могут также подорвать точность прибора, влияя на их работу. Таким образом, тщательное планирование должно быть принято в каждой космической миссии.

Большая часть космического излучения не может достичь поверхности Земли. Энергии частиц, которые проникают на поверхность Земли, будут дополнительно уменьшаться при приближении к земле. Следовательно, атмосфера действует как барьер для блокирования частиц высоких энергий. Когда космические лучи достигают поверхности Земли, потенциальные вредные воздействия значительно уменьшаются.

До 40-х годов нашего столетия почти все сведения о небесных телах были получены с помощью оптического метода исследования. Дело в том, что атмосфера Земли пропускает только электромагнитные волны длиной от 0,3 мкм до нескольких микрометров и еще радиоволны от нескольких сантиметров до десятков метров. Для остальной части шкалы электромагнитных волн атмосфера непрозрачна. Между тем во Вселенной излучаются электромагнитные волны всех диапазонов — от радиоволн до гамма-излучения.

Космическое радиоизлучение впервые было обнаружено в 30-х годах при изучении грозовых помех. В 40-х-50-х годах начались поиски и изучение источников космического радиоизлучения. Для этой цели использовали радиолокаторы, затем начали строить радиотелескопы с огромными чашеобразными антеннами и чувствительными приемниками излучения. Быстрое развитие радиоастрономии привело к целому ряду важнейших открытий.

Было обнаружено, что нейтральный холодный водород, который составляет основную массу межзвездного газа, но в оптическом диапазоне невидим, испускает монохроматическое радиоизлучение с длиной волны 21 см. Это помогло изучить распределение водорода в нашей звездной системе — Галактике, включая даже далекие области, закрытые пылевыми облаками, которые, однако, для радиоволн прозрачны.

Далее были открыты галактики, мощность радиоизлучения которых в миллионы раз больше, чем у нашей Галактики (их назвали радиогалактиками). Оказалось, что такое мощное радиоизлучение имеет нетепловую природу. Оно вызвано гигантскими взрывами, при которых выбрасываются огромные массы вещества, в миллионы раз больше, чем масса Солнца. Выброшенные при взрыве быстро летящие заряженные частицы в межзвездном магнитном поле движутся по криволинейным траекториям, т. е. с ускорением. Ускоренное же движение заряда сопровождается излучением электромагнитных волн. Это нетепловое излучение называют магнитотормозным или синхротронным (оно наблюдается в синхротронах — ускорителях заряженных частиц). Изучение синхротронного излучения дает ценные сведения о движении потоков

космических частиц и о межзвездных магнитных полях. Обычно излучаются радиоволны, но если частицы движутся с очень большими скоростями или в достаточно сильном магнитном поле, то они испускают видимое, ультрафиолетовое и даже рентгеновское излучение.

Для регистрации космического излучения, от инфракрасного до рентгеновского, очень широко используется фотографический метод. Кроме того, в качестве приемников излучения применяются термопары, термосопротивления, а также фотоэлектрические устройства, принцип действия которых рассматривается в следующей главе.

Как отмечалось выше, атмосфера сильно поглощает коротковолновое излучение. До поверхности Земли доходит только ближнее ультрафиолетовое излучение, да и то сильно ослабленное. Поэтому коротковолновое космическое излучение можно изучать только с помощью ракет и спутников. Такие исследования позволили изучить ультрафиолетовую часть спектра Солнца, а также исследовать очень горячие звезды с температурой до 30 000 К, сильно излучающие в ультрафиолетовой области.

Поскольку температура солнечной короны составляет около К (§ 6.13), то в соответствии с законами теплового излучения корона должна быть источником рентгеновского излучения. Первые же опыты с помощью ракет подтвердили это. Оказалось, что рентгеновское излучение Солнца непостоянно. При хромосферных вспышках наблюдаются всплески рентгеновского излучения. Это объясняется тем, что выброшенные при вспышке быстро летящие электроны испускают рентгеновское излучение при столкновении с другими частицами солнечной атмосферы, а также при торможении в сильном магнитном поле активных областей (синхротронное излучение). Заметим, что рентгеновское излучение Солнца — важнейший источник ионизации верхнего слоя атмосферы Земли — ионосферы.

С помощью космических аппаратов было обнаружено рентгеновское излучение различных далеких объектов (ядер галактик, нейтронных звезд и др.).

Какие виды космического электромагнитного излучения вам известны кратко

Электромагнитное излучение в космосе.

Наибольшая часть наших сведений о Вселенной получена благодаря исследованию света звезд. Свет, излучаемый звездой, распространяется в космосе в форме волны. Волна — это поднимающееся и опадающее периодическое колебание, которое переносит энергию от источника к приемнику без переноса вещества.

Световая волна — электромагнитное колебание. Световые волны переносят энергию от звезд (источник) к сетчатке нашего глаза (приемник). Расстояние от какой-либо точки на волне до следующей такой же самой точки, например, от гребня до гребня, называется длиной волны.

Человеческий глаз ощущает свет с очень короткой длиной волны. Волны, благодаря которым мы видим, называются видимым светом. Длины волн видимого света обычно измеряют в ангстремах. Один ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметра (10-8 см). Видимый свет имеет длины волн между 4000 А и 7000 А.

Различные длины волн видимого света воспринимаются как разные цвета. Расположение цветов по длинам волн называется спектром.

Видимый свет — это лишь небольшая доля всего электромагнитного излучения в космосе. Энергия переносится также в форме гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения и радиоволн.

Нам известно, что гамма-лучи используют в медицине для лечения опухолевых заболеваний, а рентгеновские — для диагностики. Ультрафиолетовые лучи вызывают на теле загар, а инфракрасные — согревают. Радиоволны используются для связи.

Все эти формы излучения представляют собой тот же вид энергии, что и видимый свет. Отличаются они только длиной волны. Эта же причина приводит к резко различным свойствам излучения. Самые короткие волны (гамма-лучи) имеют наибольшую энергию, в то время как самые длинные (радиоволны) — наименьшую энергию.

Все семейство электромагнитного излучения, составленное согласно длинам волн, называется электромагнитным спектром.

Все виды электромагнитных волн распространяются в пустом пространстве с одной и той же скоростью, а именно со скоростью света. Скорость света в вакууме составляет примерно 299 793 км/с. Для расчетов берется значение 300 000 км/с. Ни один из известных объектов во Вселенной не может двигаться быстрее света. Во всех других средах (например, в воздухе, в стекле) скорость света меньше.

Световой год — это расстояние, которое проходит свет в пустоте за один год.

Задача. Сколько километров содержится в одном световом году?

1 св. год = скорость света x 1 год. Так как в 1 году содержится 3,156∙107 секунд, то 1 св. год = 299 793 км/с ∙ 3,156∙107 с = 9,46 триллионов км.

Волновое движение может быть описано либо с помощью понятия длины волны, либо с помощью понятия частоты. Частота волны — это число волн, которые прошли за данное время через данную точку пространства. Например, за 1 секунду. Количество колебаний в секунду измеряется в герцах (Гц).

Человеческий глаз воспринимает световые волны различных цветов, обладающие очень высокой частотой.

Для всех видов волнового движения справедливо соотношение:

V=v*λ, где V — скорость волны, ν — частота волны, λ — длина волны. Для электромагнитных волн в пустоте скорость V равна скорости света с.

Звезды, как и другие горячие тела, излучают энергию во всех длинах волн (закон излучения Планка). Чем горячее звезда, тем больше энергии она излучает. Температура звезды также определяет, какая длина волны соответствует самому интенсивному излучению.

Чем звезда горячее, тем на более короткие длины волн приходится максимум света. Это есть закон смещения излучения Вина. По цвету звезды можно узнать ее температуру. Горячие звезды выглядят бело-голубыми (короткие длины волн), а холодные — красными (длинные волны). Самые горячие (очень короткие длины волн) и самые холодные (очень длинные волны) практически невидимы.

Для астрономов важны электромагнитные волны всех длин, потому что каждая волна несет особенную ценную информацию о наблюдаемом объекте. Земная атмосфера поглощает большую часть излучения из космоса, и до телескопов, находящихся на земной поверхности, доходят лишь волны некоторых диапазонов.

Электромагнитные волны разной длины воспринимаются разными приемниками излучения.

Приемником видимого света является человеческий глаз. Все оптические телескопы в итоге направляют световое излучение от звезд в глаз наблюдателя. На выходе телескопа можно также установить камеру с фотопленкой.

Существуют две основные конструкции оптических телескопов — рефракторы (преломляющие лучи линзовые системы) и рефлекторы (отражающие свет зеркальные устройства).

Увеличение телескопа определяется следующим образом:

увеличение = фокусное расстояние объектива / фокусное расстояние окуляра

Приемниками инфракрасного излучения являются специальные приборы — термопары и болометры. Они охлаждаются до температуры космического пространства и надежно защищаются от окружающей наземной среды. Существуют также и специальные фотопленки, чувствительные к тепловому инфракрасному излучению.

Астрофизика высоких энергий изучает объекты являющиеся источниками ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Приемниками этих видов волн являются особые составы — люминофоры, светящиеся под воздействием лучей и сложные устройства (пузырьковая камера, счетчик Гейгера), устанавливаемые на космических аппаратах-обсерваториях.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Космическое излучение

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.

История открытия космических лучей

Природа и виды космического излучения

Гамма-всплеск, нарисованный художником

Ультрафиолетовой излучение в солнечном спектре

Влияние на человека и социум

Читайте также: