Kto nesníval o lete do vesmíru, aj keď vedel, čo je kozmické žiarenie? Letieť aspoň na obežnú dráhu Zeme alebo na Mesiac, alebo ešte lepšie - ďalej, do nejakého Orionu. V skutočnosti je ľudské telo veľmi málo prispôsobené takémuto cestovaniu. Aj pri lete na obežnú dráhu čelia astronauti mnohým nebezpečenstvám, ktoré ohrozujú ich zdravie a niekedy aj život. Všetci sledovali kultový televízny seriál Star Trek. Jedna z úžasných postáv tam veľmi presne opísala taký jav, akým je kozmické žiarenie. „Toto sú nebezpečenstvá a choroby v tme a tichu,“ povedal Leonard McCoy, alias Bones, alias Bonesaw. Je veľmi ťažké byť presnejší. Kozmické žiarenie na ceste človeka unaví, zoslabne, bude chorý, trpí depresiami.

Pocity počas letu

Ľudské telo nie je prispôsobené na život v priestore bez vzduchu, keďže evolúcia takéto schopnosti do svojho arzenálu nezahrnula. Boli o tom napísané knihy, túto problematiku podrobne študuje medicína, po celom svete vznikli centrá, ktoré študujú problémy medicíny vo vesmíre, v extrémnych podmienkach, vo vysokých nadmorských výškach. Samozrejme, vtipné je sledovať usmievajúceho sa astronauta na obrazovke, okolo ktorej sa vo vzduchu vznášajú rôzne predmety. V skutočnosti je jeho expedícia oveľa vážnejšia a plná dôsledkov, ako sa zdá jednoduchému obyvateľovi zo Zeme, a tu nespôsobuje problémy len kozmické žiarenie.

Na žiadosť novinárov, astronautov, inžinierov, vedcov, ktorí zažili všetko, čo sa deje s človekom vo vesmíre, hovorili o slede rôznych nových vnemov v umelo vytvorenom, telu cudzom prostredí. Doslova desať sekúnd po začiatku letu stráca nepripravený človek vedomie, pretože zrýchlenie kozmickej lode sa zvyšuje, čím sa oddeľuje od štartovacieho komplexu. Človek ešte necíti kozmické lúče tak silno ako vo vesmíre – žiarenie je pohlcované atmosférou našej planéty.

Veľký problém

Ale aj preťažení je dosť: človek sa stane štyrikrát ťažším, než je jeho vlastná hmotnosť, je doslova vtlačený do kresla, dokonca je ťažké pohnúť rukou. Každý videl tieto špeciálne kreslá napríklad v kozmickej lodi Sojuz. Nie každý však pochopil, prečo mal astronaut taký zvláštny postoj. Je to však nevyhnutné, pretože preťaženie posiela takmer všetku krv v tele dole do nôh a mozog zostáva bez prekrvenia, a preto dochádza k mdlobám. Stolička vynájdená v Sovietskom zväze však pomáha vyhnúť sa aspoň týmto problémom: pozícia so zdvihnutými nohami spôsobuje, že krv dodáva kyslík do všetkých častí mozgu.

Desať minút po štarte letu nedostatok gravitácie spôsobí, že človek takmer stratí zmysel pre rovnováhu, orientáciu a koordináciu v priestore, človek nemusí ani sledovať pohybujúce sa objekty. Má nevoľnosť a zvracia. To isté môže spôsobiť kozmické žiarenie - žiarenie je tu už oveľa silnejšie a ak dôjde k výronu plazmy na Slnku, ohrozenie života astronautov na obežnej dráhe je skutočné, dokonca aj pasažieri lietadiel môžu trpieť pri lete vo veľkej výške . Vyskytujú sa zmeny videnia, edém a zmeny na sietnici, očná guľa je deformovaná. Človek sa stáva slabým a nemôže vykonávať úlohy, ktoré sú pred ním.

Hádanky

Ľudia však z času na čas pociťujú aj na Zemi vysoké kozmické žiarenie, na to nemusia vôbec surfovať po kozmických priestranstvách. Naša planéta je neustále bombardovaná lúčmi kozmického pôvodu a vedci naznačujú, že naša atmosféra nie vždy poskytuje dostatočnú ochranu. Existuje mnoho teórií, ktoré dodávajú týmto energetickým časticiam takú silu, že výrazne obmedzuje šance planét na vznik života na nich. V mnohých ohľadoch je povaha tohto kozmického žiarenia pre našich vedcov stále nevyriešiteľnou záhadou.

Subatomárne nabité častice sa vo vesmíre pohybujú takmer rýchlosťou svetla, už boli opakovane zaregistrované na satelitoch, a dokonca aj na týchto jadrách chemických prvkov, protónov, elektrónov, fotónov a neutrín. Taktiež nie je vylúčená prítomnosť častíc kozmického žiarenia – ťažkých a superťažkých – pri útoku. Ak by ich bolo možné odhaliť, vyriešil by sa celý rad rozporov v kozmologických a astronomických pozorovaniach.

Atmosféra

Čo nás chráni pred kozmickým žiarením? Iba naša atmosféra. Kozmické lúče, ktoré ohrozujú smrť všetkého živého, sa v ňom zrážajú a vytvárajú prúdy iných častíc - neškodných, vrátane miónov, oveľa ťažších príbuzných elektrónov. Potenciálne nebezpečenstvo stále existuje, keďže niektoré častice sa dostanú na povrch Zeme a preniknú mnoho desiatok metrov do jej útrob. Úroveň žiarenia, ktoré dostáva ktorákoľvek planéta, naznačuje jej vhodnosť alebo nevhodnosť pre život. Výška, ktorú so sebou kozmické žiarenie nesie, je oveľa vyššia ako žiarenie vlastnej hviezdy, pretože energia protónov a fotónov, napríklad nášho Slnka, je nižšia.

A s vysokým životom je to nemožné. Na Zemi je táto dávka riadená silou magnetického poľa planéty a hrúbkou atmosféry, ktoré výrazne znižujú nebezpečenstvo kozmického žiarenia. Napríklad na Marse by mohol byť život, ale atmosféra je tam zanedbateľná, neexistuje žiadne vlastné magnetické pole, čo znamená, že neexistuje žiadna ochrana pred kozmickým žiarením, ktoré preniká celým vesmírom. Úroveň radiácie na Marse je obrovská. A vplyv kozmického žiarenia na biosféru planéty je taký, že všetok život na nej zahynie.

čo je dôležitejšie?

Máme šťastie, máme aj hrúbku atmosféry, ktorá obklopuje Zem, aj vlastné dostatočne silné magnetické pole, ktoré pohlcuje škodlivé častice, ktoré sa dostali až do zemskej kôry. Zaujímalo by ma, koho ochrana planéty funguje aktívnejšie - atmosféra alebo magnetické pole? Výskumníci experimentujú vytváraním modelov planét s magnetickým poľom alebo bez neho. A samotné magnetické pole sa v týchto modeloch planét líši v sile. Predtým si vedci boli istí, že ide o hlavnú ochranu pred kozmickým žiarením, pretože kontrolujú jeho hladinu na povrchu. Zistilo sa však, že množstvo expozície vo väčšej miere určuje hrúbku atmosféry, ktorá pokrýva planétu.

Ak sa „vypne“ magnetické pole Zeme, dávka žiarenia sa len zdvojnásobí. To je veľa, ale aj u nás sa to prejaví celkom nenápadne. A ak opustíte magnetické pole a odstránite atmosféru na desatinu jej celkového množstva, potom sa dávka fatálne zvýši – o dva rády. Príšerné kozmické žiarenie zabije všetko a všetkých na Zemi. Naše Slnko je žltý trpaslík, planéty sú okolo nich považované za hlavných uchádzačov o obývateľnosť. Sú to pomerne slabé hviezdy, je ich veľa, asi osemdesiat percent z celkového počtu hviezd v našom vesmíre.

Priestor a evolúcia

Teoretici vypočítali, že takéto planéty obiehajúce okolo žltých trpaslíkov, ktoré sú v obývateľných zónach, majú oveľa slabšie magnetické polia. Platí to najmä pre takzvané superzeme – veľké kamenné planéty s hmotnosťou desaťkrát väčšou ako naša Zem. Astrobiológovia si boli istí, že slabé magnetické polia výrazne znižujú šance na obývanie. A teraz nové objavy naznačujú, že to nie je taký veľký problém, ako si ľudia mysleli. Hlavná by bola atmosféra.

Vedci komplexne skúmajú vplyv zvyšujúceho sa žiarenia na existujúce živé organizmy – živočíchy, ako aj na rôzne rastliny. Výskum súvisiaci s radiáciou pozostáva z ich vystavenia rôznym stupňom žiarenia, od malých po extrémne, a potom sa určí, či prežijú a ako inak sa budú cítiť, ak prežijú. Mikroorganizmy, na ktoré pôsobí postupne sa zvyšujúce žiarenie, nám môžu ukázať, ako prebiehal vývoj na Zemi. Boli to kozmické lúče, ich vysoké žiarenie, ktoré kedysi prinútilo budúceho človeka zísť z palmy a začať skúmať vesmír. A ľudstvo sa už nikdy nevráti na stromy.

Vesmírne žiarenie 2017

Začiatkom septembra 2017 bola celá naša planéta značne znepokojená. Slnko po zlúčení dvoch veľkých skupín tmavých škvŕn náhle vyvrhlo tony slnečnej hmoty. A toto vyvrhnutie bolo sprevádzané erupciami triedy X, ktoré prinútili magnetické pole planéty pracovať doslova na opotrebenie. Nasledovala veľká magnetická búrka, ktorá spôsobila ochorenie mnohých ľudí, ako aj mimoriadne zriedkavé, takmer bezprecedentné prírodné javy na Zemi. Napríklad silné snímky polárnych svetiel boli zaznamenané pri Moskve av Novosibirsku, ktoré v týchto zemepisných šírkach nikdy neboli. Krása takýchto javov však nezakryla následky smrteľnej slnečnej erupcie, ktorá prenikla na planétu kozmickým žiarením, čo sa ukázalo byť skutočne nebezpečné.

Jeho výkon bol blízko maxima, X-9,3, kde písmeno je trieda (extrémne veľký záblesk) a číslo je sila záblesku (z desiatich možných). Spolu s týmto uvoľnením hrozilo zlyhanie vesmírnych komunikačných systémov a všetky zariadenia umiestnené na astronautoch boli nútené prečkať tento prúd hrozného kozmického žiarenia prenášaného kozmickými lúčmi v špeciálnom kryte. Kvalita komunikácie sa počas týchto dvoch dní výrazne zhoršila ako v Európe, tak aj v Amerike, presne tam, kam smeroval tok nabitých častíc z vesmíru. Asi deň pred okamihom, keď častice dosiahli povrch Zeme, bolo vydané varovanie pred kozmickým žiarením, ktoré znelo na všetkých kontinentoch a v každej krajine.

Sila slnka

Energia, ktorú naše svietidlo vyžaruje do okolitého vesmíru, je skutočne obrovská. V priebehu niekoľkých minút vyletí do vesmíru mnoho miliárd megaton, ak to počítate v ekvivalente TNT. Ľudstvo bude schopné vyrobiť toľko energie modernými rýchlosťami až za milión rokov. Iba pätina všetkej energie vyžarovanej Slnkom za sekundu. A toto je náš malý a nie príliš horúci trpaslík! Keď si len predstavíte, koľko deštruktívnej energie produkujú iné zdroje kozmického žiarenia, vedľa ktorých bude naše Slnko pôsobiť ako takmer neviditeľné zrnko piesku, zatočí sa vám hlava. Aké požehnanie, že máme dobré magnetické pole a skvelú atmosféru, ktorá nás nenechá zomrieť!

Tomuto nebezpečenstvu sú ľudia vystavení každý deň, pretože žiarenie vo vesmíre nikdy nevyschne. Práve odtiaľ k nám prichádza väčšina žiarenia – z čiernych dier a z hviezdokôp. Je schopný zabíjať pri vysokej dávke žiarenia a pri nízkej z nás môže urobiť mutantov. Musíme však pamätať aj na to, že evolúcia na Zemi prebiehala práve vďaka takýmto tokom, žiarenie zmenilo štruktúru DNA do stavu, aký pozorujeme dnes. Ak tento "liek" vytriedite, to znamená, ak žiarenie vyžarované hviezdami prekročí prípustné úrovne, procesy budú nezvratné. Koniec koncov, ak stvorenia zmutujú, nevrátia sa do pôvodného stavu, tu neexistuje spätný efekt. Preto nikdy neuvidíme tie živé organizmy, ktoré boli prítomné v novonarodenom živote na Zemi. Každý organizmus sa snaží prispôsobiť zmenám prostredia. Buď zomrie, alebo sa prispôsobí. Ale niet cesty späť.

ISS a slnečná erupcia

Keď nám Slnko poslalo svoj pozdrav s prúdom nabitých častíc, ISS práve prechádzala medzi Zemou a hviezdou. Vysokoenergetické protóny uvoľnené pri výbuchu vytvorili v rámci stanice absolútne nežiaduce radiačné pozadie. Tieto častice prenikajú cez absolútne akúkoľvek kozmickú loď. Toto žiarenie však ušetrilo vesmírnu technológiu, pretože náraz bol silný, ale príliš krátky na to, aby ho znefunkčnil. Posádka sa však celý ten čas skrývala v špeciálnom úkryte, pretože ľudské telo je oveľa zraniteľnejšie ako moderné technológie. Ohnisko nebolo jedno, išli v celej sérii, ale všetko to začalo 4. septembra 2017, aby 6. septembra otriaslo kozmom extrémnym vyvrhnutím. Za posledných dvanásť rokov ešte nebolo pozorované silnejšie prúdenie na Zemi. Plazmový oblak, ktorý Slnko vyhodilo, predbehol Zem oveľa skôr, ako sa plánovalo, čo znamená, že rýchlosť a sila prúdu prekročila očakávaný jeden a pol krát. V dôsledku toho bol dopad na Zem oveľa silnejší, ako sa očakávalo. Dvanásť hodín bol oblak pred všetkými výpočtami našich vedcov, a preto bolo magnetické pole planéty viac narušené.

Sila magnetickej búrky sa ukázala ako štyri z piatich možných, teda desaťkrát väčšia, ako sa očakávalo. V Kanade boli polárne žiary pozorované aj v stredných zemepisných šírkach, ako napríklad v Rusku. Na Zemi sa odohrala magnetická búrka planetárneho charakteru. Viete si predstaviť, čo sa dialo vo vesmíre! Žiarenie predstavuje najväčšie nebezpečenstvo zo všetkých, ktoré tam existujú. Ochrana pred ním je potrebná okamžite, akonáhle kozmická loď opustí hornú atmosféru a opustí magnetické polia hlboko pod ňou. Prúdy nenabitých a nabitých častíc – žiarenia – neustále prenikajú priestorom. Rovnaké podmienky nás čakajú na akejkoľvek planéte slnečnej sústavy: na našich planétach neexistuje magnetické pole a atmosféra.

Druhy žiarenia

Vo vesmíre je ionizujúce žiarenie považované za najnebezpečnejšie. Ide o gama žiarenie a röntgenové žiarenie Slnka, sú to častice letiace po chromosférických slnečných erupciách, ide o extragalaktické, galaktické a slnečné kozmické žiarenie, slnečný vietor, protóny a elektróny radiačných pásov, alfa častice a neutróny. Existuje aj neionizujúce žiarenie - ide o ultrafialové a infračervené žiarenie zo Slnka, ide o elektromagnetické žiarenie a viditeľné svetlo. Žiadne veľké nebezpečenstvo v nich nehrozí. Chráni nás atmosféra a astronaut je chránený skafandrom a kožou lode.

Ionizujúce žiarenie spôsobuje nenapraviteľné problémy. Toto je škodlivý účinok na všetky životné procesy, ktoré sa vyskytujú v ľudskom tele. Keď vysokoenergetická častica alebo fotón prechádza látkou na svojej ceste, vytvára v dôsledku interakcie s touto látkou pár nabitých častíc - ión. To postihuje aj neživou hmotu a živé veci reagujú najbúrlivejšie, pretože organizácia vysoko špecializovaných buniek si vyžaduje obnovu a tento proces, pokiaľ je organizmus nažive, prebieha dynamicky. A čím je stupeň evolučného vývoja organizmu vyšší, tým je radiačné poškodenie nezvratnejšie.

Radiačná ochrana

Vedci hľadajú takéto prostriedky v rôznych oblastiach modernej vedy, vrátane farmakológie. Doteraz nebol účinný žiadny liek a ľudia, ktorí boli vystavení žiareniu, naďalej zomierajú. Experimenty sa vykonávajú na zvieratách na Zemi aj vo vesmíre. Jediné, čo sa ukázalo, je, že akýkoľvek liek by mal človek užiť pred začiatkom ožarovania a nie po ňom.

A vzhľadom na to, že všetky takéto lieky sú toxické, môžeme predpokladať, že boj proti účinkom žiarenia zatiaľ neviedol k jedinému víťazstvu. Aj keď sa farmakologické látky užívajú včas, poskytujú ochranu iba pred gama žiarením a röntgenovým žiarením, ale nechránia pred ionizujúcim žiarením protónov, alfa častíc a rýchlych neutrónov.

Všetky organizmy od chvíle, keď sa objavili na Zemi, existovali, vyvíjali sa a vyvíjali pod neustálym vplyvom žiarenia. Žiarenie je rovnaký prírodný jav ako vietor, príliv a odliv, dážď atď.

Prirodzené radiačné pozadie (NRF) bolo prítomné na Zemi vo všetkých fázach jej formovania. Bolo to dávno predtým, ako sa objavil život a potom biosféra. Rádioaktivita a s ňou sprevádzajúce ionizujúce žiarenie boli faktorom, ktorý ovplyvnil súčasný stav biosféry, vývoj Zeme, život na Zemi a elementárne zloženie slnečnej sústavy. Každý organizmus je vystavený radiačnému pozadiu charakteristickému pre danú oblasť. Až do 40. rokov 20. storočia bolo to spôsobené dvoma faktormi: rozpadom rádionuklidov prírodného pôvodu, ktoré sa nachádzajú v biotopoch daného organizmu aj v organizme samotnom, a kozmickým žiarením.

Zdrojmi prirodzeného (prírodného) žiarenia sú priestor a prírodné rádionuklidy obsiahnuté v prirodzenej forme a koncentrácii vo všetkých objektoch biosféry: pôda, voda, vzduch, minerály, živé organizmy atď. Ktorýkoľvek z objektov okolo nás a nás samých v absolútnom zmysle slová sú rádioaktívne.

Svetová populácia dostáva hlavnú dávku žiarenia z prírodných zdrojov žiarenia. Väčšina z nich je taká, že vyhnúť sa žiareniu z nich je absolútne nemožné. Počas celej histórie existencie Zeme prenikajú na zemský povrch z vesmíru rôzne druhy žiarenia a pochádzajú z rádioaktívnych látok nachádzajúcich sa v zemskej kôre. Osoba je vystavená žiareniu dvoma spôsobmi. Rádioaktívne látky môžu byť mimo tela a ožarovať ho zvonku (v tomto prípade hovoríme o vonkajšom žiarení) alebo sa môžu nachádzať vo vzduchu, ktorý človek dýcha, v jedle či vode a dostať sa do tela (tento spôsob ožarovania je nazývané interné).

Každý obyvateľ Zeme je vystavený žiareniu z prírodných zdrojov žiarenia. Čiastočne to závisí od toho, kde ľudia žijú. Úroveň žiarenia na niektorých miestach zemegule, najmä tam, kde sa vyskytujú rádioaktívne horniny, je oveľa vyššia ako priemer a inde je nižšia. Pozemné zdroje žiarenia sú spolu zodpovedné za väčšinu ožiarenia, ktorému je človek vystavený v dôsledku prirodzeného žiarenia. V priemere poskytujú viac ako 5/6 ročnej efektívnej ekvivalentnej dávky prijatej obyvateľstvom, najmä v dôsledku vnútornej expozície. K zvyšku prispieva kozmické žiarenie, najmä prostredníctvom vonkajšieho ožiarenia.

Prirodzené radiačné pozadie tvorí kozmické žiarenie (16 %) a žiarenie vytvorené rádionuklidmi rozptýlenými v prírode obsiahnutými v zemskej kôre, povrchovom ovzduší, pôde, vode, rastlinách, potravinách, v živočíšnych a ľudských organizmoch (84 %). Technogénne radiačné pozadie je spojené najmä so spracovaním a pohybom hornín, spaľovaním uhlia, ropy, plynu a iných fosílnych palív, ako aj s testovaním jadrových zbraní a jadrovou energiou.

Prirodzené radiačné pozadie je integrálnym environmentálnym faktorom, ktorý má významný vplyv na ľudský život. Prirodzené radiačné pozadie sa v rôznych oblastiach Zeme značne líši. Ekvivalentná dávka v ľudskom organizme je v priemere 2 mSv = 0,2 rem. Evolučný vývoj ukazuje, že v podmienkach prírodného prostredia sú zabezpečené optimálne podmienky pre život ľudí, zvierat a rastlín. Preto je pri posudzovaní nebezpečenstva spôsobeného ionizujúcim žiarením nevyhnutné poznať povahu a úrovne vystavenia z rôznych zdrojov.

Keďže rádionuklidy, ako všetky atómy, tvoria v prírode určité zlúčeniny a v súlade so svojimi chemickými vlastnosťami sú súčasťou niektorých minerálov, je rozloženie prírodných rádionuklidov v zemskej kôre nerovnomerné. Kozmické žiarenie, ako už bolo spomenuté vyššie, závisí aj od množstva faktorov a môže sa niekoľkonásobne líšiť. Prirodzené radiačné pozadie na rôznych miestach zemegule je teda odlišné. Súvisí to s podmienenosťou konceptu „normálneho radiačného pozadia“: s výškou nad morom sa pozadie zväčšuje v dôsledku kozmického žiarenia, v miestach, kde na povrch vystupujú žuly alebo piesky bohaté na tórium, je radiačné pozadie tiež vyššie. , a tak ďalej. Preto sa môžeme baviť len o priemernom prirodzenom radiačnom pozadí pre danú oblasť, územie, krajinu atď.

Priemerná hodnota efektívnej dávky prijatej obyvateľom našej planéty z prírodných zdrojov za rok je 2,4 mSv .

Približne 1/3 tejto dávky vzniká vonkajším žiarením (približne rovnako z vesmíru aj z rádionuklidov) a 2/3 pripadá na vnútorné ožiarenie, teda prírodné rádionuklidy nachádzajúce sa vo vnútri nášho tela. Priemerná špecifická aktivita človeka je asi 150 Bq/kg. Prirodzené žiarenie pozadia (externá expozícia) na úrovni mora je v priemere asi 0,09 µSv/h. To zodpovedá približne 10 uR/h.

kozmického žiarenia je prúd ionizujúcich častíc, ktorý dopadá na Zem z vesmíru. Zloženie kozmického žiarenia zahŕňa:

Kozmické žiarenie pozostáva z troch zložiek, ktoré sa líšia pôvodom:

1) žiarenie častíc zachytených magnetickým poľom Zeme;

2) galaktické kozmické žiarenie;

3) korpuskulárne žiarenie Slnka.

Žiarenie nabitých častíc zachytených magnetickým poľom Zeme - vo vzdialenosti 1,2-8 polomerov Zeme sú takzvané radiačné pásy obsahujúce protóny s energiou 1-500 MeV (hlavne 50 MeV), elektróny s energiou asi 0,1 -0,4 MeV a malé množstvo alfa častíc.

Zlúčenina. Galaktické kozmické žiarenie pozostáva hlavne z protónov (79 %) a α-častíc (20 %), čo odráža prevahu vodíka a hélia vo vesmíre. Z ťažkých iónov majú najväčší význam ióny železa pre ich relatívne vysokú intenzitu a veľké atómové číslo.

Pôvod. Zdrojmi galaktického kozmického žiarenia sú hviezdne erupcie, výbuchy supernov, zrýchlenie pulzarov, výbuchy galaktických jadier atď.

Život. Životnosť častíc v kozmickom žiarení je asi 200 miliónov rokov. Častice sú držané magnetickým poľom medzihviezdneho priestoru.

Interakcia s atmosférou . Pri vstupe do atmosféry kozmické žiarenie interaguje s atómami dusíka, kyslíka a argónu. Zrážky častíc s elektrónmi sa vyskytujú častejšie ako s jadrami, ale vysokoenergetické častice strácajú málo energie. Pri zrážkach s jadrami častice takmer vždy opúšťajú tok, takže útlm primárneho žiarenia je takmer úplne spôsobený jadrovými reakciami.

Keď sa protóny zrazia s jadrami, neutróny a protóny sú vyrazené z jadier a dochádza k reakciám jadrového štiepenia. Vzniknuté sekundárne častice majú značnú energiu a samy vyvolávajú rovnaké jadrové reakcie, t.j. vzniká celá kaskáda reakcií, vzniká takzvaná rozsiahla vzduchová sprcha. Jedna vysokoenergetická primárna častica môže spôsobiť spŕšku, ktorá zahŕňa desať po sebe nasledujúcich generácií reakcií, v ktorých sa rodia milióny častíc.

Nové jadrá a nukleóny, ktoré tvoria jadrovo aktívnu zložku žiarenia, vznikajú najmä v horných vrstvách atmosféry. V jeho spodnej časti je tok jadier a protónov výrazne oslabený v dôsledku jadrových zrážok a ďalej - ionizačné straty. Na hladine mora tvorí len niekoľko percent dávkového príkonu.

Kozmogénne rádionuklidy

V dôsledku jadrových reakcií pod vplyvom kozmického žiarenia v atmosfére a čiastočne v litosfére vznikajú rádioaktívne jadrá. Z nich najväčší podiel na tvorbe dávky majú (β-žiariče: 3H (T 1/2 = 12,35 roka), 14 C (T 1/2 = 5730 rokov), 22 Na (T 1/ 2 = 2,6 roka), - vstup do ľudského tela s potravou Ako vyplýva z vyššie uvedených údajov, k expozícii sa najviac podieľa uhlík-14. Dospelý človek skonzumuje s potravou ~ 95 kg uhlíka ročne.

Slnečné žiarenie, pozostávajúce z elektromagnetického žiarenia až do röntgenového rozsahu, protónov a alfa častíc;

Uvedené druhy žiarenia sú primárne, takmer úplne miznú vo výške asi 20 km v dôsledku interakcie s hornými vrstvami atmosféry. V tomto prípade vzniká sekundárne kozmické žiarenie, ktoré sa dostáva na povrch Zeme a ovplyvňuje biosféru (vrátane človeka). Zloženie sekundárneho žiarenia zahŕňa neutróny, protóny, mezóny, elektróny a fotóny.

Intenzita kozmického žiarenia závisí od mnohých faktorov:

Zmeny v toku galaktického žiarenia,

slnečná aktivita,

zemepisná šírka,

Výšky nad hladinou mora.

V závislosti od výšky sa intenzita kozmického žiarenia prudko zvyšuje.

Rádionuklidy zemskej kôry.

V zemskej kôre sú rozptýlené dlhoveké (s polčasom rozpadu miliardy rokov) izotopy, ktoré sa počas existencie našej planéty nestihli rozpadnúť. Vznikli pravdepodobne súčasne so vznikom planét slnečnej sústavy (pomerne krátke izotopy sa úplne rozpadli). Tieto izotopy sa nazývajú prírodné rádioaktívne látky, čo znamená tie, ktoré vznikli a neustále sa znovu tvoria bez ľudského zásahu. Rozpadajúce sa tvoria intermediárne, tiež rádioaktívne izotopy.

Vonkajšími zdrojmi žiarenia je viac ako 60 prírodných rádionuklidov nachádzajúcich sa v biosfére Zeme. Prírodné rádioaktívne prvky sú v relatívne malom množstve obsiahnuté vo všetkých obaloch a jadre Zeme. Pre človeka sú mimoriadne dôležité rádioaktívne prvky biosféry, t.j. tá časť zemského obalu (lito-, hydro- a atmosféra), kde sa nachádzajú mikroorganizmy, rastliny, zvieratá a ľudia.

Po miliardy rokov prebiehal neustály proces rádioaktívneho rozpadu nestabilných jadier atómov. V dôsledku toho sa postupne znižovala celková rádioaktivita hmoty Zeme, hornín. Izotopy s relatívne krátkou životnosťou sa úplne rozpadli. Zachované sú najmä prvky s polčasom rozpadu meraným v miliardách rokov, ako aj relatívne krátke sekundárne produkty rádioaktívneho rozpadu, ktorých výsledkom sú postupné reťazce premien, takzvané rodiny rádioaktívnych prvkov. V zemskej kôre môžu byť prírodné rádionuklidy viac-menej rovnomerne rozptýlené alebo koncentrované vo forme ložísk.

Prírodné (prírodné) rádionuklidy možno rozdeliť do troch skupín:

Rádionuklidy patriace do rádioaktívnych skupín (séria),

Iné (nepatriace do rádioaktívnych rodín) rádionuklidy zahrnuté v zemskej kôre počas formovania planéty,

Rádionuklidy vznikajúce pôsobením kozmického žiarenia.

Pri formovaní Zeme sa spolu so stabilnými nuklidmi dostali do zloženia jej kôry aj rádionuklidy. Väčšina týchto rádionuklidov patrí do takzvaných rádioaktívnych rodín (sérií). Každý rad je reťazou po sebe nasledujúcich rádioaktívnych premien, kedy sa jadro vzniknuté pri rozpade materského jadra tiež naopak rozpadá, opäť vzniká nestabilné jadro atď. Začiatkom takéhoto reťazca je rádionuklid, ktorý nevzniká z iný rádionuklid, ale je obsiahnutý v zemskej kôre a biosfére už od ich zrodu. Tento rádionuklid sa nazýva predok a je po ňom pomenovaná celá rodina (séria). Celkovo existujú v prírode traja predkovia - urán-235, urán-238 a tórium-232, a teda tri rádioaktívne série - dva urán a tórium. Všetky rady končia stabilnými izotopmi olova.

Tórium má najdlhší polčas rozpadu (14 miliárd rokov), preto sa od akrécie Zeme zachovalo takmer celé. Urán-238 sa do značnej miery rozpadol, veľká väčšina uránu-235 sa rozpadla a celý izotop neptúnia-232 sa rozpadol. Z tohto dôvodu je v zemskej kôre veľa tória (takmer 20-krát viac ako uránu) a uránu-235 je 140-krát menej ako uránu-238. Keďže predok štvrtej rodiny (neptúnium) sa od akrécie Zeme úplne rozpadol, v horninách takmer chýba. Neptún sa nachádza v stopových množstvách v uránových rudách. Jeho pôvod je však sekundárny a je spôsobený bombardovaním jadier uránu-238 neutrónmi kozmického žiarenia. Neptúnium sa teraz získava pomocou umelých jadrových reakcií. Ekológa to nezaujíma.

Asi 0,0003 % (podľa rôznych zdrojov 0,00025 – 0,0004 %) hmotnosti zemskej kôry tvorí urán. To znamená, že jeden kubický meter najbežnejšej pôdy obsahuje v priemere 5 gramov uránu. Sú miesta, kde je toto množstvo tisíckrát väčšie – ide o ložiská uránu. Kubický meter morskej vody obsahuje asi 1,5 mg uránu. Tento prírodný chemický prvok predstavujú dva izotopy -238U a 235U, z ktorých každý je predchodcom vlastnej rádioaktívnej série. Prevažnú väčšinu prírodného uránu (99,3 %) tvorí urán-238. Tento rádionuklid je veľmi stabilný, pravdepodobnosť jeho rozpadu (konkrétne alfa rozpadu) je veľmi malá. Táto pravdepodobnosť je charakterizovaná polčasom rozpadu 4,5 miliardy rokov. To znamená, že od vzniku našej planéty sa jej počet znížil na polovicu. Z toho zas vyplýva, že radiačné pozadie na našej planéte bývalo vyššie. Reťazce rádioaktívnych premien, ktoré vytvárajú prírodné rádionuklidy radu uránu:

Rádioaktívna séria zahŕňa rádionuklidy s dlhým polčasom rozpadu (t. j. rádionuklidy s dlhým polčasom rozpadu) aj krátkodobé, ale v prírode existujú všetky rádionuklidy radu, dokonca aj tie, ktoré sa rýchlo rozpadajú. Je to spôsobené tým, že sa časom nastolila rovnováha (tzv. „sekulárna rovnováha“) – rýchlosť rozpadu každého rádionuklidu sa rovná rýchlosti jeho tvorby.

Existujú prírodné rádionuklidy, ktoré sa dostali do zloženia zemskej kôry pri formovaní planéty a ktoré nepatria do uránovej alebo tóriovej série. Prvým je draslík-40. Obsah 40 K v zemskej kôre je asi 0,00027 % (hmotnosť), polčas rozpadu je 1,3 miliardy rokov. Dcérsky nuklid, vápnik-40, je stabilný. Draslík-40 sa nachádza vo významných množstvách v rastlinách a živých organizmoch, čo významne prispieva k celkovej vnútornej dávke vystavenej ľuďom.

Prírodný draslík obsahuje tri izotopy: draslík-39, draslík-40 a draslík-41, z ktorých iba draslík-40 je rádioaktívny. Kvantitatívny pomer týchto troch izotopov v prírode vyzerá takto: 93,08 %, 0,012 % a 6,91 %.

Draslík-40 sa rozkladá dvoma spôsobmi. Asi 88 % jeho atómov zažije beta žiarenie a premení sa na atómy vápnika-40. Zvyšných 12% atómov, ktoré zažijú K-zachytenie, sa zmení na atómy argónu-40. Na tejto vlastnosti draslíka-40 je založená metóda draslíka a argónu na určenie absolútneho veku hornín a minerálov.

Treťou skupinou prírodných rádionuklidov sú kozmogénne rádionuklidy. Tieto rádionuklidy vznikajú kozmickým žiarením zo stabilných nuklidov v dôsledku jadrových reakcií. Patria sem trícium, berýlium-7, uhlík-14, sodík-22. Napríklad jadrové reakcie tvorby trícia a uhlíka-14 z dusíka pôsobením kozmických neutrónov:

Uhlík zaujíma osobitné miesto medzi prírodnými rádioizotopmi. Prírodný uhlík pozostáva z dvoch stabilných izotopov, medzi ktorými prevažuje uhlík-12 (98,89 %). Zvyšok takmer úplne pripadá na izotop uhlíka-13 (1,11 %).

Okrem stabilných izotopov uhlíka je známych ešte päť rádioaktívnych. Štyri z nich (uhlík-10, uhlík-11, uhlík-15 a uhlík-16) majú veľmi krátky polčas rozpadu (sekundy a zlomky sekundy). Piaty rádioizotop, uhlík-14, má polčas rozpadu 5730 rokov.

V prírode je koncentrácia uhlíka-14 extrémne nízka. Napríklad v moderných rastlinách predstavuje jeden atóm tohto izotopu 109 atómov uhlíka-12 a uhlíka-13. S príchodom atómových zbraní a jadrovej technológie sa však uhlík-14 získava umelo interakciou pomalých neutrónov s atmosférickým dusíkom, takže jeho množstvo neustále rastie.

Existuje určitá konvencia týkajúca sa uhla pohľadu, aké pozadie sa považuje za „normálne“. Takže pri „priemernej planetárnej“ ročnej efektívnej dávke na osobu 2,4 mSv v mnohých krajinách je táto hodnota 7-9 mSv / rok. To znamená, že od nepamäti žijú milióny ľudí v podmienkach prirodzeného dávkového zaťaženia, ktoré je niekoľkonásobne vyššie ako priemer. Lekárske štúdie a demografické štatistiky ukazujú, že to nijako neovplyvňuje ich život, nemá žiadny negatívny vplyv na ich zdravie a zdravie ich potomkov.

Keď už hovoríme o podmienenosti konceptu „normálneho“ prírodného pozadia, možno tiež uviesť niekoľko miest na planéte, kde úroveň prirodzeného žiarenia prekračuje priemer nielen niekedy, ale aj desiatkykrát (tabuľka), desiatky a týmto účinkom sú vystavené státisíce obyvateľov. A to je tiež norma, tiež to nijako neovplyvňuje ich zdravie. Navyše mnohé oblasti s vysokým radiačným pozadím sú po stáročia miestami masovej turistiky (morské pobrežia) a uznávanými letoviskami (kaukazské Minerálne Vody, Karlovy Vary atď.).

Vesmír je rádioaktívny. Skryť sa pred žiarením je jednoducho nemožné. Predstavte si, že stojíte uprostred piesočnej búrky a okolo vás neustále krúži vír drobných kamienkov, z ktorých vás bude bolieť pokožka. Takto vyzerá kozmické žiarenie. A toto žiarenie spôsobuje veľa zla. Problém je však v tom, že na rozdiel od kamienkov a kúskov zeme sa ionizujúce žiarenie neodráža od ľudského mäsa. Prechádza ňou ako delová guľa cez budovu. A toto žiarenie spôsobuje veľa zla.

Minulý týždeň vedci z University of Rochester Medical Center zverejnili výsledky štúdie, ktorá naznačuje, že dlhodobé vystavenie galaktickému žiareniu, ktorému môžu byť vystavení astronauti cestujúci na Mars, môže zvýšiť riziko Alzheimerovej choroby.

Keď som si prečítal správy v médiách o tejto štúdii, začal som byť zvedavý. Už viac ako pol storočia posielame ľudí do vesmíru. Máme možnosť sledovať celú generáciu astronautov – ako títo ľudia starnú a umierajú. A neustále sledujeme zdravie tých, ktorí dnes letia do vesmíru. Vedecké práce, ako napríklad tie, ktoré sa vykonávajú na Univerzite v Rochesteri, sa vykonávajú na laboratórnych zvieratách, ako sú myši a potkany. Sú navrhnuté tak, aby nám pomohli pripraviť sa na budúcnosť. Čo však vieme o minulosti? Ovplyvnila radiácia ľudí, ktorí už boli vo vesmíre? Ako to v súčasnosti ovplyvňuje ľudí na obežnej dráhe?

Medzi dnešnými astronautmi a astronautmi budúcnosti je jeden kľúčový rozdiel. Rozdiel je v samotnej Zemi.

Galaktické kozmické žiarenie, niekedy nazývané kozmické žiarenie, je presne to, čo vyvoláva najväčšie obavy medzi výskumníkmi. Skladá sa z častíc a kúskov atómov, ktoré by mohli pochádzať z tvorby supernovy. Väčšinu tohto žiarenia, asi 90 %, tvoria protóny zbavené atómov vodíka. Tieto častice prelietajú galaxiou takmer rýchlosťou svetla.

A potom udrú na Zem. Naša planéta má niekoľko obranných mechanizmov, ktoré nás chránia pred účinkami kozmického žiarenia. Po prvé, magnetické pole Zeme odpudzuje niektoré častice a niektoré úplne blokuje. Častice, ktoré prekonajú túto bariéru, sa začnú zrážať s atómami v našej atmosfére.

Ak zhodíte veľkú Lego vežu zo schodov, rozbije sa na malé kúsky, ktoré z nej odletia na každom novom schode. Približne to isté sa deje v našej atmosfére a s galaktickým žiarením. Častice sa zrážajú s atómami a rozpadajú sa a vytvárajú nové častice. Tieto nové častice opäť na niečo narazia a znova sa rozpadajú. S každým krokom strácajú energiu. Častice sa spomaľujú a postupne slabnú. V čase, keď sa „zastavia“ na povrchu Zeme, už nemajú takú silnú zásobáreň galaktickej energie, akú mali predtým. Toto žiarenie je oveľa menej nebezpečné. Malý kúsok z Lega zasiahne oveľa slabšie ako veža z nich poskladaná.

Všetkým astronautom, ktorých sme vyslali do vesmíru, pomohli aspoň čiastočne ochranné bariéry Zeme. Francis Cucinotta mi o tom povedal. Je vedeckým riaditeľom programu NASA na štúdium účinkov žiarenia na ľudí. Toto je len človek, ktorý vám môže povedať, aké škodlivé je žiarenie pre astronautov. S výnimkou letov Apolla na Mesiac sa podľa neho človek vo vesmíre nachádza v medziach magnetického poľa Zeme. Medzinárodná vesmírna stanica je napríklad nad atmosférou, no stále hlboko v prvej vrstve obrany. Naši astronauti nie sú plne vystavení kozmickému žiareniu.

Navyše pod takýmto vplyvom sú dosť krátka doba. Najdlhší let do vesmíru trval niečo vyše roka. A to je dôležité, pretože poškodenie zo žiarenia má kumulatívny účinok. Keď strávite šesť mesiacov na ISS, riskujete oveľa menej, ako keď idete (zatiaľ teoreticky) na niekoľkoročnú cestu na Mars.

Čo je však zaujímavé a skôr znepokojujúce, povedal mi Cucinotta, je, že aj so všetkými týmito obrannými mechanizmami vidíme, ako žiarenie ovplyvňuje astronautov.

Veľmi nepríjemnou vecou je šedý zákal – zmeny očnej šošovky spôsobujúce jej zakalenie. Keďže cez zakalenú šošovku vstupuje do oka menej svetla, ľudia so sivým zákalom horšie vidia. V roku 2001 Cucinotta a kolegovia preskúmali údaje z prebiehajúcej štúdie zdravia astronautov a dospeli k nasledujúcemu záveru. U astronautov, ktorí boli vystavení vyššej dávke žiarenia (pretože vykonali viac letov do vesmíru alebo kvôli povahe svojich misií*), bola väčšia pravdepodobnosť vzniku šedého zákalu ako u tých, ktorí mali nižšiu dávku žiarenia.

Pravdepodobne existuje aj zvýšené riziko rakoviny, aj keď je ťažké takéto riziko kvantifikovať a presne analyzovať. Faktom je, že nemáme údaje od epidemiológov o tom, akému typu žiarenia sú astronauti vystavení. Poznáme počet prípadov rakoviny po atómovom bombardovaní Hirošimy a Nagasaki, ale toto žiarenie nie je porovnateľné s galaktickým žiarením. Najmä Cucinotta sa najviac obáva VHF iónov – vysoko atómových vysokoenergetických častíc.

Sú to veľmi ťažké častice a pohybujú sa veľmi rýchlo. Na povrchu Zeme ich účinky nepociťujeme. Obrannými mechanizmami našej planéty ich odburiňujú, spomaľujú a rozbíjajú na kúsky. Ióny VHF však môžu spôsobiť väčšie škody a rôzne škody ako žiarenie, ktoré rádiológovia poznajú. Vieme to, pretože vedci porovnávajú vzorky krvi od astronautov pred a po vesmírnej ceste.

Cucinotta tomu hovorí predletová kontrola. Vedci odoberú vzorku krvi astronauta pred vypustením na obežnú dráhu. Keď je astronaut vo vesmíre, vedci rozdelia krv, ktorú odoberú, a vystavia ju rôznym stupňom gama žiarenia. Je to ako so škodlivým žiarením, s ktorým sa občas stretávame na Zemi. Potom, keď sa astronaut vráti, porovnajú tieto vzorky krvi z gama žiarenia s tým, čo sa mu skutočne stalo vo vesmíre. "Vidíme dvoj- až trojnásobný rozdiel medzi rôznymi astronautmi," povedal mi Cucinotta.

Taký pojem ako slnečné žiarenie sa stal známym už dávno. Ako ukázali početné štúdie, nie je to vždy vinné zo zvyšovania úrovne ionizácie vzduchu.

Tento článok je určený pre osoby staršie ako 18 rokov.

Už máš viac ako 18?

Kozmické žiarenie: pravda alebo mýtus?

Kozmické žiarenie je žiarenie, ktoré vzniká pri výbuchu supernovy a tiež v dôsledku termonukleárnych reakcií na Slnku. Odlišný charakter pôvodu lúčov ovplyvňuje aj ich hlavné charakteristiky. Kozmické žiarenie, ktoré preniká z vesmíru mimo našej slnečnej sústavy, možno podmienečne rozdeliť na dva typy – galaktické a intergalaktické. Posledný druh zostáva najmenej študovaný, pretože koncentrácia primárneho žiarenia v ňom je minimálna. To znamená, že medzigalaktické žiarenie nemá osobitný význam, pretože je v našej atmosfére úplne neutralizované.

Žiaľ, rovnako málo sa dá povedať o lúčoch, ktoré k nám prišli z našej galaxie s názvom Mliečna dráha. Napriek tomu, že jej veľkosť presahuje 10 000 svetelných rokov, akékoľvek zmeny v radiačnom poli na jednom konci galaxie sa okamžite vrátia a budú prenasledovať druhý.

Nebezpečenstvo žiarenia z vesmíru

Priame kozmické žiarenie je pre živý organizmus škodlivé, preto je jeho vplyv pre človeka mimoriadne nebezpečný. Našťastie našu Zem pred týmito vesmírnymi mimozemšťanmi spoľahlivo chráni hustá kupola z atmosféry. Slúži ako výborná ochrana pre všetok život na zemi, keďže neutralizuje priame kozmické žiarenie. Nie však úplne. Pri zrážke so vzduchom sa rozpadá na menšie častice ionizujúceho žiarenia, z ktorých každá vstupuje do individuálnej reakcie so svojimi atómami. Vysokoenergetické žiarenie z vesmíru teda slabne a tvorí sekundárne žiarenie. Zároveň stráca svoju letalitu - úroveň žiarenia je približne rovnaká ako pri röntgenových lúčoch. Nemali by ste sa však báť – toto žiarenie pri prechode zemskou atmosférou úplne zmizne. Nech už sú zdroje kozmického žiarenia akékoľvek a akú silu by nemali, nebezpečenstvo pre človeka, ktorý sa nachádza na povrchu našej planéty, je minimálne. Môže spôsobiť hmatateľné škody iba astronautom. Sú vystavené priamemu kozmickému žiareniu, keďže nemajú prirodzenú ochranu v podobe atmosféry.

Energia uvoľňovaná kozmickým žiarením ovplyvňuje predovšetkým magnetické pole Zeme. Nabité ionizujúce častice ju doslova bombardujú a spôsobujú najkrajší atmosférický jav -. Ale to nie je všetko - rádioaktívne častice sú vzhľadom na svoju povahu schopné spôsobiť poruchy v prevádzke rôznych elektronických zariadení. A ak to v minulom storočí nespôsobilo veľa nepohodlia, potom je to v našej dobe veľmi vážny problém, pretože najdôležitejšie aspekty moderného života sú spojené s elektrikou.

Ľudia sú na týchto návštevníkov vnímaví aj z vesmíru, hoci mechanizmus kozmického žiarenia je veľmi špecifický. Ionizované častice (čiže sekundárne žiarenie) ovplyvňujú magnetické pole Zeme, čím spôsobujú búrky v atmosfére. Každý vie, že ľudské telo pozostáva z vody, ktorá je veľmi náchylná na magnetické vibrácie. Kozmické žiarenie teda ovplyvňuje kardiovaskulárny systém a spôsobuje zlý zdravotný stav ľudí závislých od počasia. To je, samozrejme, nepríjemné, ale v žiadnom prípade nie smrteľné.

Čo chráni Zem pred slnečným žiarením?

Slnko je hviezda, v ktorej hĺbke neustále prebiehajú rôzne termonukleárne reakcie, ktoré sú sprevádzané silnými energetickými emisiami. Tieto nabité častice sa nazývajú slnečný vietor a majú silný vplyv na našu Zem, respektíve na jej magnetické pole. Práve s ním interagujú ionizované častice, ktoré tvoria základ slnečného vetra.

Podľa najnovších výskumov vedcov z celého sveta zohráva plazmový obal našej planéty špeciálnu úlohu pri neutralizácii slnečného vetra. Deje sa to nasledovne: slnečné žiarenie sa zrazí s magnetickým poľom Zeme a rozptýli sa. Keď je ho príliš veľa, plazmový obal dostane úder a dôjde k procesu interakcie, ktorý je podobný skratu. Výsledkom takéhoto boja môžu byť praskliny v ochrannom štíte. Ale aj to príroda predvídala – prúdy studenej plazmy stúpajú z povrchu Zeme a rútia sa na miesta oslabenej ochrany. Magnetické pole našej planéty teda odráža úder z vesmíru.

Za zmienku však stojí skutočnosť, že slnečné žiarenie na rozdiel od kozmického žiarenia stále dopadá na Zem. Zároveň by ste sa nemali zbytočne obávať, pretože v skutočnosti ide o energiu Slnka, ktorá by mala dopadnúť na povrch našej planéty v rozptýlenom stave. Ohrieva teda povrch Zeme a pomáha rozvíjať život na nej. Preto stojí za to jasne rozlišovať medzi rôznymi typmi žiarenia, pretože niektoré z nich nielenže nemajú negatívny vplyv, ale sú tiež potrebné pre normálne fungovanie živých organizmov.

Nie všetky látky na Zemi sú však rovnako náchylné na slnečné žiarenie. Sú povrchy, ktoré ho absorbujú viac ako iné. Spravidla ide o podkladové povrchy s minimálnou úrovňou albeda (schopnosť odrážať slnečné žiarenie) - sú to zem, les, piesok.

Teplota na povrchu Zeme, ako aj dĺžka denného svetla teda priamo závisí od toho, koľko slnečného žiarenia atmosféra pohltí. Chcel by som povedať, že hlavné množstvo energie sa stále dostáva na povrch našej planéty, pretože vzduchový obal Zeme slúži ako prekážka len pre infračervené lúče. Ale UV lúče sú len čiastočne neutralizované, čo vedie k niektorým problémom s pokožkou u ľudí a zvierat.

Vplyv slnečného žiarenia na ľudský organizmus

Pri pôsobení lúčov infračerveného spektra slnečného žiarenia sa tepelný efekt zreteľne prejaví. Prispieva k rozširovaniu krvných ciev, stimulácii kardiovaskulárneho systému, aktivuje kožné dýchanie. V dôsledku toho dochádza k relaxácii hlavných systémov tela, zvyšuje sa produkcia endorfínov (hormónov šťastia), ktoré majú analgetický a protizápalový účinok. Teplo tiež ovplyvňuje metabolické procesy, aktivuje metabolizmus.

Svetelná emisia slnečného žiarenia má výrazný fotochemický efekt, ktorý aktivuje dôležité procesy v tkanivách. Tento typ slnečného žiarenia umožňuje človeku využívať jeden z najdôležitejších systémov dotyku vo vonkajšom svete – videnie. Práve týmto kvantám by sme mali byť vďační za to, že všetko vidíme vo farbách.

Dôležité ovplyvňujúce faktory

Infračervené slnečné žiarenie tiež stimuluje činnosť mozgu a je zodpovedné za duševné zdravie človeka. Je tiež dôležité, že tento konkrétny typ slnečnej energie ovplyvňuje naše biologické rytmy, teda fázy aktivity a spánku.

Bez svetelných častíc by boli ohrozené mnohé životne dôležité procesy, čo je spojené s rozvojom rôznych chorôb, vrátane nespavosti a depresie. Taktiež pri minimálnom kontakte s ľahkým slnečným žiarením sa výrazne znižuje pracovná kapacita človeka a väčšina procesov v tele sa spomaľuje.

UV žiarenie je pre náš organizmus celkom užitočné, keďže spúšťa aj imunologické procesy, čiže stimuluje obranyschopnosť organizmu. Je tiež nevyhnutný pre tvorbu porfyritu - analógu rastlinného chlorofylu v našej pokožke. Nadbytok UV lúčov však môže spôsobiť popáleniny, preto je veľmi dôležité vedieť sa pred tým v období maximálnej slnečnej aktivity správne chrániť.

Ako vidíte, výhody slnečného žiarenia pre naše telo sú nepopierateľné. Mnoho ľudí sa veľmi obáva, či potraviny absorbujú tento typ žiarenia a či je nebezpečné jesť kontaminované potraviny. Opakujem - slnečná energia nemá nič spoločné s kozmickým alebo atómovým žiarením, čo znamená, že by ste sa jej nemali báť. Áno, a bolo by zbytočné sa tomu vyhýbať... Nikto zatiaľ nehľadal spôsob, ako uniknúť pred Slnkom.

07.12.2016

Rover Curiosity má na palube prístroj RAD na určenie intenzity rádioaktívneho ožiarenia. Curiosity počas letu na Mars merala radiačné pozadie a dnes o týchto výsledkoch hovorili vedci, ktorí spolupracujú s NASA. Keďže rover letel v kapsule a snímač žiarenia bol umiestnený vo vnútri, tieto merania prakticky zodpovedajú radiačnému pozadiu, ktoré bude prítomné v kozmickej lodi s ľudskou posádkou.

Prístroj RAD pozostáva z troch pevných kremíkových doštičiek, ktoré fungujú ako detektor. Okrem toho má kryštál jodidu cézneho, ktorý sa používa ako scintilátor. RAD je nastavený tak, aby sa počas pristávania díval na zenit a zachytával pole pod uhlom 65 stupňov.

V skutočnosti ide o radiačný ďalekohľad, ktorý zachytáva ionizujúce žiarenie a nabité častice v širokom rozsahu.

Ekvivalentná dávka absorbovaného žiarenia je 2-krát väčšia ako dávka ISS.

Šesťmesačný let na Mars je zhruba ekvivalentný jednému roku strávenému na obežnej dráhe blízko Zeme. Vzhľadom na to, že celkové trvanie expedície by malo byť približne 500 dní, výhľad nie je optimistický.

Pre človeka akumulované žiarenie 1 Sievert zvyšuje riziko rakoviny o 5%. NASA umožňuje svojim astronautom akumulovať počas svojej kariéry nie viac ako 3% rizika alebo 0,6 Sieverta.

Predpokladaná dĺžka života astronautov je nižšia ako priemer v ich krajinách. Najmenej štvrtina úmrtí je spôsobená rakovinou.

Zo 112 ruských kozmonautov, ktorí leteli, 28 už nie je medzi nami. Päť ľudí zomrelo: Jurij Gagarin - na stíhačke, Vladimir Komarov, Georgij Dobrovolskij, Vladislav Volkov a Viktor Patsaev - pri návrate z obežnej dráhy na Zem. Vasily Lazarev zomrel na otravu nekvalitným alkoholom.

Z 22 ďalších dobyvateľov hviezdneho oceánu bola pre deviatich príčinou smrti onkológia. Anatolij Levčenko (47), Jurij Arťuchin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasjutin (50), Gennadij Strekalov (64), Gennadij Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitalij Sevastjanov (75) zomreli na rakovinu ). Oficiálna príčina smrti ďalšieho kozmonauta, ktorý zomrel na rakovinu, nebola zverejnená. Pre lety mimo Zeme sa vyberajú tie najzdravšie, najsilnejšie.

Takže deväť úmrtí na rakovinu z 22 kozmonautov predstavuje 40,9%. Teraz prejdime k podobným štatistikám za krajinu ako celok. Minulý rok opustilo tento svet 1 768 500 Rusov (údaje Rosstat). Z vonkajších príčin (prepravné nehody, otravy alkoholom, samovraždy, vraždy) zároveň zomrelo 173,2 tis. Zostáva 1 milión 595 tisíc 300. Koľko občanov zničila onkológia? Odpoveď: 265,1 tisíc ľudí. Alebo 16,6 %. Porovnaj: 40,9 a 16,6 %. Ukazuje sa, že bežní občania zomierajú na rakovinu 2,5-krát menej často ako astronauti.

Pre americký zbor astronautov neexistujú žiadne podobné informácie. Ale aj útržkovité údaje svedčia: onkológia kosí aj amerických pozorovateľov hviezd. Tu je neúplný zoznam obetí hroznej choroby: John Swigert Jr. - rakovina kostnej drene, Donald Slayton - rakovina mozgu, Charles Wich - rakovina mozgu, David Walker - rakovina, Alan Shepard - leukémia, George Lowe - rakovina hrubého čreva, Ronald Paris - mozgový nádor mozgu.

Počas jedného letu na obežnú dráhu Zeme dostane každý člen posádky také ožiarenie, ako keby bol vyšetrený 150–400-krát v röntgenovej miestnosti.

S prihliadnutím na fakt, že denná dávka na ISS je do 1 mSv (ročná prípustná dávka pre človeka na zemi), je maximálna doba pobytu astronautov na obežnej dráhe obmedzená na približne 600 dní za celú ich kariéru.

Na samotnom Marse by radiácia mala byť asi dvakrát nižšia ako vo vesmíre, vzhľadom na atmosféru a prachovú suspenziu v nej, teda zodpovedať úrovni ISS, presné ukazovatele však zatiaľ neboli zverejnené. Ukazovatele RAD počas dní prachových búrok budú zaujímavé - poďme zistiť, aký dobrý je marťanský prach dobrou radiačnou clonou.

Rekord v obežnej dráhe blízko Zeme teraz patrí 55-ročnému Sergejovi Krikalevovi - na svojom konte má 803 dní. Bodoval ich však prerušovane - v rokoch 1988 až 2005 uskutočnil celkovo 6 letov.

Žiarenie vo vesmíre vzniká najmä z dvoch zdrojov: zo Slnka pri erupciách a koronálnych ejekciách a z kozmického žiarenia, ktoré vzniká pri výbuchoch supernov alebo iných vysokoenergetických udalostiach v našich a iných galaxiách.

Na obrázku: interakcia slnečného „vetra“ a magnetosféry Zeme.

Kozmické žiarenie tvorí väčšinu žiarenia pri medziplanetárnom cestovaní. Predstavujú radiačný podiel 1,8 mSv za deň. Len tri percentá expozície akumuluje Curiosity from Sun. Je to dané aj tým, že let prebehol v relatívne pokojnom čase. Záblesky zvyšujú celkovú dávku a blížia sa k 2 mSv za deň.

Vrcholy sú spôsobené slnečnými erupciami.

Súčasné technické prostriedky sú účinnejšie proti slnečnému žiareniu, ktoré má nízku energiu. Napríklad je možné vybaviť ochrannú kapsulu, kde sa môžu astronauti ukryť počas slnečných erupcií. Pred medzihviezdnym kozmickým žiarením však neochránia ani 30 cm hliníkové steny. Lepšie by asi pomohlo olovo, no tým sa výrazne zvýši hmotnosť lode, čo znamená náklady na jej spustenie a zrýchlenie.

Možno bude potrebné zostaviť medziplanetárnu kozmickú loď na obežnú dráhu okolo Zeme – zavesiť ťažké olovené platne na ochranu pred žiarením. Alebo na montáž použite Mesiac, kde bude hmotnosť kozmickej lode nižšia.

Najúčinnejším prostriedkom na minimalizáciu expozície by mali byť nové typy motorov, ktoré výrazne skrátia čas letu na Mars a späť. NASA v súčasnosti pracuje na solárnom elektrickom pohone a jadrovom tepelnom pohone. Prvý z nich môže teoreticky zrýchliť až 20-krát rýchlejšie ako moderné chemické motory, ale zrýchlenie bude veľmi dlhé kvôli nízkemu ťahu. Aparatúra s takýmto motorom má byť vyslaná na ťahanie asteroidu, ktorý chce NASA zachytiť a preniesť na obežnú dráhu Mesiaca pre následné návštevy astronautov.

Najsľubnejší a najpovzbudzivejší vývoj v oblasti elektrických prúdových motorov sa uskutočňuje v rámci projektu VASIMR. Na cestu na Mars vám však nebudú stačiť solárne panely – potrebujete reaktor.

Jadrový tepelný motor vyvinie špecifický impulz asi trikrát vyšší ako moderné typy rakiet. Jeho podstata je jednoduchá: reaktor ohrieva pracovný plyn (predpokladá sa vodík) na vysoké teploty bez použitia oxidačného činidla, ktoré je potrebné pre chemické rakety. V tomto prípade je limit teploty ohrevu určený iba materiálom, z ktorého je vyrobený samotný motor.

Takáto jednoduchosť však spôsobuje aj ťažkosti - trakcia je veľmi ťažko ovládateľná. NASA sa snaží tento problém vyriešiť, no vývoj NRE nepovažuje za prioritu.

Využitie jadrového reaktora je zatiaľ perspektívne v tom, že časť energie by sa dala využiť na generovanie elektromagnetického poľa, ktoré by pilotov navyše chránilo pred kozmickým žiarením aj pred žiarením z vlastného reaktora. Rovnaká technológia by umožnila ziskovú ťažbu vody na Mesiaci alebo asteroidoch, to znamená, že by dodatočne stimulovala komerčné využitie vesmíru.

Hoci teraz nejde o nič iné ako o teoretické úvahy, je možné, že takáto schéma sa stane kľúčom k novej úrovni prieskumu slnečnej sústavy.

Ďalšie požiadavky na vesmírne a vojenské mikroobvody.

V prvom rade - zvýšené požiadavky na spoľahlivosť (samotný kryštál aj puzdro), odolnosť voči vibráciám a preťaženiu, vlhkosť, teplotný rozsah - oveľa širší, pretože vojenské vybavenie by malo pracovať pri -40 ° C a pri zahriatí na 100 ° C.

Potom - odolnosť voči škodlivým faktorom jadrového výbuchu - EMP, veľká okamžitá dávka gama / neutrónového žiarenia. Bežná prevádzka v čase výbuchu nemusí byť možná, ale aspoň by sa zariadenie nemalo nenávratne poškodiť.

A nakoniec - ak je mikročip do vesmíru - stabilita parametrov, keď sa celková dávka žiarenia pomaly akumuluje a prežitie po stretnutí s ťažkými nabitými časticami kozmického žiarenia.

Ako žiarenie ovplyvňuje mikroobvody?

V „kúskoch častíc“ kozmické žiarenie pozostáva z 90 % protónov (t. j. vodíkových iónov), 7 % jadier hélia (častice alfa), ~ 1 % ťažších atómov a ~ 1 % elektrónov. No hviezdy (vrátane Slnka), jadrá galaxií, Mliečna dráha - všetko hojne osvetľujú nielen viditeľným svetlom, ale aj röntgenovým a gama žiarením. Počas slnečných erupcií sa žiarenie zo slnka zvýši 1000-1000000-krát, čo môže byť vážny problém (pre ľudí budúcnosti aj súčasné kozmické lode mimo zemskej magnetosféry).

V kozmickom žiarení nie sú žiadne neutróny zo zrejmého dôvodu - voľné neutróny majú polčas rozpadu 611 sekúnd a menia sa na protóny. Neutrón nemôže letieť ani zo Slnka, možno len veľmi relativistickou rýchlosťou. Zo Zeme prichádza malý počet neutrónov, ale to sú maličkosti.

Okolo Zeme sú 2 pásy nabitých častíc - takzvané žiarenie: vo výške ~ 4000 km od protónov a vo výške ~ 17000 km od elektrónov. Častice sa tam pohybujú po uzavretých dráhach, zachytené zemským magnetickým poľom. Existuje aj brazílska magnetická anomália - kde sa vnútorný radiačný pás približuje k Zemi, až do výšky 200 km.

Elektróny, gama a röntgenové lúče.

Keď gama a röntgenové žiarenie (vrátane sekundárneho, získaného v dôsledku kolízie elektrónov s telom zariadenia) prechádza cez mikroobvod, v hradlovom dielektriku tranzistorov sa začne postupne hromadiť náboj, a teda parametre tranzistorov sa začnú pomaly meniť - prahové napätie tranzistorov a zvodový prúd. Bežný civilný digitálny mikroobvod môže prestať normálne fungovať po 5000 radoch (človek však môže prestať fungovať po 500-1000 radoch).

Okrem toho gama a röntgenové žiarenie spôsobuje, že všetky pn prechody vo vnútri mikroobvodu fungujú ako malé „solárne batérie“ – a ak vo vesmíre zvyčajne nie je dostatočné žiarenie na to, aby výrazne ovplyvnilo činnosť mikroobvodu, počas jadrového výbuchu sa prietok gama a röntgenové žiarenie už môže stačiť na to, aby narušilo činnosť mikroobvodu v dôsledku fotoelektrického efektu.

Na nízkej obežnej dráhe 300-500 km (kde ľudia lietajú) môže byť ročná dávka 100 rad alebo menej, dokonca aj o 10 rokov bude akumulovaná dávka tolerovať civilné mikroobvody. Ale na vysokých obežných dráhach >1000 km môže byť ročná dávka 10000-20000 rad a bežné mikroobvody získajú smrteľnú dávku v priebehu niekoľkých mesiacov.

Ťažké nabité častice (HPC) - protóny, alfa častice a vysokoenergetické ióny

Toto je najväčší problém vesmírnej elektroniky - TGCH majú takú vysokú energiu, že „prepichnú“ mikroobvod (spolu s telom satelitu) a zanechajú za sebou „slučku“ náboja. V najlepšom prípade to môže viesť k softvérovej chybe (0 sa zmení na 1 alebo naopak – jednorazová porucha, SEU), v najhoršom prípade k blokovaniu tyristora (blokovanie jednej udalosti, SEL). V zablokovanom čipe je napájanie skratované k zemi, prúd môže ísť veľmi vysoko a viesť k spáleniu čipu. Ak máte čas vypnúť napájanie a pripojiť ho pred napálením, všetko bude fungovať ako obvykle.

Možno práve toto sa stalo s Phobos-Gruntom - podľa oficiálnej verzie zlyhali dovezené pamäťové čipy neodolné voči žiareniu už na druhej obežnej dráhe, a to je možné len vďaka HTS (podľa celkovej akumulovanej dávky žiarenia v r. na nízkej obežnej dráhe by civilný čip mohol fungovať dlho).

Práve latching obmedzuje použitie bežných pozemných mikroobvodov vo vesmíre so všetkými možnými softvérovými trikmi na zvýšenie spoľahlivosti.

Čo sa stane, ak vesmírnu loď ochránite olovom?

S galaktickým kozmickým žiarením k nám niekedy dorazia častice s energiou 3 * 1020 eV, t.j. 300000000 TeV. V ľudsky zrozumiteľných jednotkách je to cca 50J, t.j. v jednej elementárnej častici je energia ako guľka do malokalibrovej športovej pištole.

Keď sa takáto častica zrazí napríklad s atómom olova radiačnej ochrany, jednoducho ju roztrhá na kusy. Črepy budú mať tiež obrovskú energiu a roztrhajú všetko, čo im príde do cesty. V konečnom dôsledku – čím silnejšia je ochrana ťažkých prvkov – tým viac úlomkov a sekundárneho žiarenia dostaneme. Olovo môže výrazne utlmiť len relatívne mierne žiarenie z pozemských jadrových reaktorov.

Vysokoenergetické gama žiarenie má podobný účinok - je tiež schopné roztrhať ťažké atómy na kusy v dôsledku fotonukleárnej reakcie.

Prebiehajúce procesy možno zvážiť pomocou príkladu röntgenovej trubice.

Elektróny z katódy letia smerom k anóde ťažkého kovu a pri zrážke s ňou vzniká röntgenové žiarenie v dôsledku brzdného žiarenia.

Keď na našu loď dorazí elektrón z kozmického žiarenia, naša radiačná ochrana sa premení na prirodzenú röntgenovú trubicu vedľa našich jemných mikroobvodov a ešte jemnejších živých organizmov.

Kvôli všetkým týmto problémom sa vo vesmíre nepoužíva tienenie žiarenia od ťažkých prvkov, ako na Zemi. Používajú ochranu väčšinou z hliníka, vodíka (z rôznych polyetylénov a pod.), keďže ten sa dá rozbiť len na subatomárne častice – a to je oveľa náročnejšie a takáto ochrana generuje menej sekundárneho žiarenia.

Ale v žiadnom prípade tam nie je ochrana pred TGCH, navyše - čím väčšia ochrana - tým viac sekundárneho žiarenia vysokoenergetických častíc, optimálna hrúbka je asi 2-3 mm hliníka. Najťažšia je kombinácia vodíkovej ochrany a trocha ťažších prvkov (tzv. Graded-Z) – to však nie je o nič lepšie ako čistá „vodíková“ ochrana. Vo všeobecnosti sa dá kozmické žiarenie zoslabiť asi 10-krát a to je všetko.