Kas yra kosminė spinduliuotė?
Trumpas atsakymas: Kosminė spinduliuotė – tai didelės energijos dalelės ir elektromagnetinės bangos, sklindančios iš Saulės, iš už Saulės sistemos ribų ir iš Žemę supančių juostų. Ji gali išmušti elektronus iš atomų (juos jonizuoti) ir pažeisti gyvas ląsteles bei elektroniką.
Pagrindinė mintis
Kosminė spinduliuotė apima greitas daleles, tokias kaip protonai, elektronai ir sunkesni branduoliai. Kai kurios iš jų sklinda iš Saulės per saulės žybsnius arba vainikinės masės išstūmimus. Kiti yra galaktiniai kosminiai spinduliai, kurie sklinda beveik šviesos greičiu iš tolimų žvaigždžių ir supernovų.
Aplink Žemę įkrautos dalelės yra įstrigusios Van Aleno juostose. Šios dalelės turi pakankamai energijos, kad jonizuotų atomus, o tai reiškia, kad jos gali pašalinti elektronus ir pakeisti cheminę sudėtį. Jonizacija gali pažeisti DNR ląstelėse ir sutrikdyti elektronines grandines.
Erdvėlaiviai ir skafandrai naudoja ekranus ir taisykles dėl misijų laiko, kad sumažintų didelių saulės audrų riziką.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Pagrindinių efektų / dėsnių pavadinimas: jonizacija ir atvirkštinio kvadrato dėsnis.
Kosminė spinduliuotė dažniausiai yra jonizuojančioji spinduliuotė: dalelės arba fotonai, turintys pakankamai energijos, kad atplėštų elektronus nuo atomų. Jonizacija sukuria įkrautas daleles ir cheminius pokyčius, kurie gali pažeisti biologinius audinius ir sukelti vienkartinius sutrikimus elektronikoje. Van Alleno spinduliuotės juostos yra sritys, kuriose Žemės magnetinis laukas sulaiko įkrautas daleles.
Saulės energingos dalelės išsiskiria saulės žybsnių ir vainikinės masės išstūmimo metu ir gali greitai pasiekti aplinką. Galaktikos kosminiai spinduliai yra didesnės energijos dalelės iš už Saulės sistemos ribų ir nuo jų sunkiau apsisaugoti. Lokalaus šaltinio intensyvumas dažnai mažėja didėjant atstumui pagal atvirkštinio kvadrato dėsnį, todėl tolstant nuo taškinio šaltinio, sumažėja poveikis, nors įstrigusios juostos ir kosminiai spinduliai nesielgia kaip paprastas taškinis šaltinis.
Kaip mes tai žinome: palydovų, zondų ir Tarptautinės kosminės stoties prietaisai matuoja dalelių tipus ir energiją. Laboratoriniai tyrimai ir astronautų dozimetrai rodo, kaip jonizuojančiosios dalelės veikia ląsteles ir elektroniką .
Kasdieniai pavyzdžiai
- Tarptautinėje kosminėje stotyje astronautai ilgų misijų metu yra stebimi dėl radiacijos poveikio.
- Palydovuose ir erdvėlaiviuose gali sutrikti elektroniniai sutrikimai dėl pavienių didelės energijos dalelių.
- Oro linijų įgulos ir dažnai skraidantys keleiviai gauna šiek tiek didesnes radiacijos dozes dideliame aukštyje vykdydami poliarinius skrydžius.
- Galingos saulės audros gali sukurti ryškias pašvaistes ir laikinai sutrikdyti radijo bei palydovų signalus.
- „Apollo“ astronautai Mėnulyje patyrė didesnę radiacijos dozę, nes Mėnuliui trūksta storos atmosferos ir magnetinio skydo.
Praktinis bandymas
Šviesa ir atstumas (intensyvumo mažėjimo modeliavimas)
Sauga: žibintuvėlį naudokite atsargiai; nešvieskite ryškia šviesa į akis.
Priemonės
- žibintuvėlis
- liniuotė arba matavimo juosta
- baltas popierius
- telefono kamera arba šviesos matuoklio programėlė
Žingsniai
- Priklijuokite baltą popierių prie sienos kaip ekraną.
- Padėkite žibintuvėlį 10 cm atstumu nuo popieriaus ir švieskite tolygiai; nufotografuokite arba užsirašykite ryškumo rodmenis.
- Perkelkite žibintuvėlį 20 cm, 40 cm ir 80 cm atstumu, kiekvieną kartą užfiksuodami ryškumą.
- Palyginkite, kaip ryškumas kinta padvigubėjus atstumui. Ką tai rodo: ryškumas greitai mažėja didėjant atstumui (maždaug pagal atvirkštinio kvadrato dėsnį), o tai padeda vaikams suprasti, kaip kai kurių spindulių intensyvumas mažėja didėjant atstumui.
Svarbūs žodžiai
- Jonizacija: elektronų atitraukimo iš atomų procesas, susidarant įkrautoms dalelėms.
- Kosminiai spinduliai: labai greitos dalelės iš už Saulės sistemos ribų, kurios atsitrenkia į erdvėlaivį ir atmosferą.
- Saulės energingos dalelės: didelės energijos dalelės, kurias Saulė išskiria žybsnių ir išsiveržimų metu.
- Spinduliuotės dozė: matas, rodantis, kiek jonizuojančiosios energijos sugeria medžiaga ar audinys.
Trumpi klausimai
Ar kosminė spinduliuotė yra tas pats, kas saulės šviesa?
Ne. Saulės šviesa daugiausia yra matoma šviesa ir infraraudonieji spinduliai; kosminė spinduliuotė apima didelės energijos daleles ir rentgeno spindulius, kurie gali jonizuoti atomus.
Ar kosminė spinduliuotė gali pakenkti astronautams?
Taip. Didelės dozės gali pažeisti ląsteles ir padidinti vėžio riziką, todėl misijos stebi ir riboja poveikį.
Ar galime nuo jos apsaugoti erdvėlaivius?
Tam tikras ekranavimas padeda, ypač nuo mažesnės energijos dalelių, tačiau sunkias, didelės energijos daleles sunku visiškai blokuoti.
Ar Žemėje gauname kosminę spinduliuotę?
Dažniausiai ne – Žemės atmosfera ir magnetinis laukas blokuoja didžiąją dalį kosminės spinduliuotės paviršiuje, tačiau lėktuvų įgulos dideliame aukštyje jos gauna šiek tiek daugiau.