Космические лучи

Содержание

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.

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 свою очередь, «вспышки» на Солнце — выбросы дополнительной корпускулярной энергии — провоцируют магнитные бури и полярные сияния, а также представляют угрозу для жизни космонавтов при выходе в открытый космос.

Кстати, эти «вспышки» и высвобождаемая ими энергия — один из главных аргументов в пользу теории о том, что американцы на Луну не высаживались. Сторонники «лунного заговора» заявляют, что американские астронавты неминуемо погибли бы от лучевой болезни по причине того, что на поверхности спутника нет магнитного поля. К тому же экипаж «Аполлона-11» во главе с Нилом Армстронгом пересек радиационные пояса Земли, а значит, должен был получить колоссальные дозы облучения.

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.

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, атмосфере Земли 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, галактические и солнечные космические лучи.

Вторичными космическими лучами принято называть потоки частиц, возникающих под действием первичных космических лучей в атмосфере Земли и регистрирующихся на поверхности 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 ядер гелия (альфа-частиц) и на 34 % из энергии, переносимой остальными частицами[нет в источнике].

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: p (Z=1),{\displaystyle (Z=1),} α (Z=2),{\displaystyle (Z=2),} L (Z=3…5),{\displaystyle (Z=3…5),} M (Z=6…9),{\displaystyle (Z=6…9),} H (Z⩾10),{\displaystyle (Z\geqslant 10),} VH (Z⩾20){\displaystyle (Z\geqslant 20)} (соответственно, протоны, альфа-частицы, лёгкие, средние, тяжёлые и сверхтяжёлые). 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 тяжёлые ядра, которые при взаимодействии с протонами межзвёздной среды распадаются на более лёгкие ядра. Данное предположение подтверждается тем, что КЛ обладают очень высокой степенью изотропии.

ДЕЙСТВИЕ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И РАДИАЦИИ НА ОРГАНИЗМ

Учёные хорошо знают, какими опасностями космические лучи грозят всему живому — космическая радиация подобно рентгеновским и γ-лучам в высоких дозах оказывается губительной.

Кратковременные полёты на космических кораблях по низким околоземным орбитам при отсутствии солнечных вспышек высокой интенсивности не представляют какой-либо опасности, но при длительных полётах космические лучи являются серьёзной угрозой здоровью и жизням членов экипажа космического корабля.

При длительных полётах основная радиационная опасность обусловлена, главным образом, радиационными поясами Земли и солнечными вспышками.

В таких условиях космические лучи будут влиять на организм значительно сильнее, чем, например, рентгеновское излучение. Кроме того, космическое излучение будет действовать на космонавтов непрерывно и длительно, в течение всего полёта.

Проблему защиты человека от проникающих излучений можно решить, создав на корабле надёжную систему защиты и разработав специальные препараты, повышающие устойчивость организма к действию радиации — уже сейчас имеется несколько лекарственных средств, ослабляющих действие проникающего излучения.

Как приготовить стручковую фасоль в духовке

Для приготовления в духовке используется замороженная стручковая фасоль, которая не требует дополнительной обработки. В расфасованных пакетах из магазина находятся уже очищенные и сортированные овощи.

стручковая фасоль – 1 кг;
вода – 2 л;
масло сливочное – 70 г;
мука – 50 г;
молоко – 1 л;
сыр твердый – 100 г;
соль – 1 ст. л.;
лимонная цедра – 1 ст. л.

Вылить воду в кастрюлю и поставить на огонь. Когда закипит, посолить и добавить стручки. Через 5 минут слить жидкость и выложить вареную стручки на форму для запекания, смазанную сливочным маслом (20 г).
Разогреть духовку до 200 °C.
Размягчить сливочное масло в кастрюле, всыпать муку и перемешать. Затем добавить молоко, цедру и натертый сыр. Когда жидкость слегка загустеет, смешать с фасолью и поставить в духовку.
Через 15 минут блюдо готово.

Если не оказалось лимонной цедры, ее заменит лимонный сок в таком же количестве. Для сервировки на каждую тарелку выложить порцию блюдо, посыпать сверху сухарями и сбрызнуть лимонным соком.

Планы по исследованию космических лучей ультравысоких энергий с борта спутника

Ультрафиолетовая установка ТУС на борту спутника «Ломоносов» — лишь первая попытка регистрации космических лучей ультравысоких энергий с орбиты Земли по флуоресцентному треку ШАЛ в атмосфере. Первые измерения показали как работоспособность данного метода, так и очевидные проблемы: высокую долю грозовых явлений, необходимость большей защиты от боковых засветок (в частности, от света Луны), влияние радиационной обстановки.

Опыт работы космического детектора ТУС будет учтён при создании орбитальных детекторов космических лучей ультравысоких энергий следующего поколения. В планах — создание детектора «КЛПВЭ» (космические лучи предельно высоких энергий) для российского сегмента МКС. Новый детектор позволит регистрировать в год более сотни событий космических лучей с пороговой энергией около 1020 эВ, причём с равномерной экспозицией по всей небесной сфере, что принципиально недостижимо для наземных детекторов.

Авторы благодарны всем участникам работы по проекту Lomonosov-UHECR / TLE (список участников см. сайт), внёсшим на разных этапах существенный вклад в получение результатов «космического эксперимента» по поиску событий ШАЛ ультравысоких энергий.

Ультрафиолетовый телескоп на борту спутника «Ломоносов» создан в рамках Федеральной космической программы РФ по развитию фундаментальных астрофизических исследований и Программы развития Московского университета. Головная организация по проведению исследований космических лучей самых высоких энергий — Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Потоки высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве

В (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 < 100 МэВ/нуклон частицы образуются за счёт ускорения в межпланетной среде частиц солнечного ветра и межзвёздного газа. Дифференциальный энергетический спектр ГКЛ носит степенной характер.

Вторичные частицы в магнитосфере Земли: радиационный пояс, частицы альбедо

Внутри магнитосферы, как и в любом дипольном магнитном поле, есть области, недоступные для частиц с кинетической энергией E меньше критической. Те же частицы с энергией E < E_кр, которые всё-таки уже там находятся, не могут эти области покинуть. Эти запрещённые области магнитосферы называются зонами захвата. В зонах захвата дипольного (квазидипольного) поля Земли действительно удерживаются значительные потоки захваченных частиц (прежде всего, протонов и электронов).

В околоземном пространстве можно выделить две торообразные области, расположенные в экваториальной плоскости примерно на расстоянии от 300 км (в зоне БМА) до 6000 км (внутренний РПЗ) и от 12 000 км до 40 000 км (внешний РПЗ). Основным наполнением внутреннего пояса являются протоны с высокими энергиями от 1 до 1000 МэВ, а внешнего — электроны.

Максимум интенсивности протонов низких энергий расположен на расстояниях L ~ 3 радиусов Земли от её центра. Малоэнергичные электроны заполняют всю область захвата. Для них нет разделения на внутренний и внешний пояса. Поток протонов во внутреннем поясе довольно устойчив во времени.

Процесс взаимодействия ядер первичного космического излучения с атмосферой сопровождается возникновением нейтронов. Поток нейтронов, идущий от Земли (нейтроны альбедо), беспрепятственно проходит сквозь магнитное поле Земли. Поскольку нейтроны нестабильны (среднее время распада ~900 с), часть из них распадается в зонах, недоступных для заряженных частиц малых энергий. Таким образом, продукты распада нейтронов (протоны и электроны) рождаются прямо в зонах захвата. В зависимости от энергии и питч-углов эти протоны и электроны могут либо оказаться захваченными, либо покинуть эту область.

Частицы альбедо — это вторичные частицы, отражённые от атмосферы Земли. Нейтроны альбедо обеспечивают радиационный пояс протонами с энергией до 10³ МэВ и электронами с энергией до нескольких МэВ.

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.

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.

В 1921—1925 годах американский физик Милликен, изучая поглощение космического излучения в атмосфере Земли в зависимости от высоты наблюдения, обнаружил, что в свинце это излучение поглощается так же, как и гамма-излучение ядер. Милликен первым и назвал это излучение космическими лучами. В 1925 году советские физики Л. А. Тувим и Л. В. Мысовский провели измерение поглощения космического излучения в воде: оказалось, что это излучение поглощалось в десять раз слабее, чем гамма-излучение ядер. Мысовский и Тувим обнаружили также, что интенсивность излучения зависит от барометрического давления — открыли «барометрический эффект». Опыты Д. В. Скобельцына с камерой Вильсона, помещенной в постоянное магнитное поле, дали возможность «увидеть», за счет ионизации, следы (треки) космических частиц. Д. В. Скобельцын открыл ливни космических частиц. Эксперименты в космических лучах позволили сделать ряд принципиальных для физики микромира открытий.

В 1932 году Андерсон открыл в космических лучах позитрон. В 1937 году Андерсоном и Неддермейером были открыты мюоны и указан тип их распада. В 1947 году открыли π-мезоны. В 1955 году в космических лучах установили наличие К-мезонов, а также и тяжелых нейтральных частиц — гиперонов. Квантовая характеристика «странность» появилась в опытах с космическими лучами. Эксперименты в космических лучах поставили вопрос о сохранении четности, обнаружили процессы множественной генерации частиц в нуклонных взаимодействиях, позволили определить величину эффективного сечения взаимодействия нуклонов высокой энергии. Появление космических ракет и спутников привело к новым открытиям — обнаружению радиационных поясов Земли (1958 г., (С. Н. Вернов и А. Е. Чудаков) и, независимо от них в том же году, Ван Аллен), и позволило создать новые методы исследования галактического и межгалактического пространств.

Что мы узнали?

Поток космических лучей, которые достигают поверхности Земли, может быть проанализирован и классифицирован для выяснения того, как именно он ускорился, и эта информация может помочь нам строить эффективные защитные механизмы.

Когда рождаются высокоэнергетические космические лучи, это событие сопровождается рождением потока нейтрино также сверхвысоких энергий. Нейтрино не имеют заряда и практически невесомы, а также редко взаимодействуют с другим веществом. Что приводит к тому, что они движутся по прямой линии, и вполне можно отследить их источник.

Используя нейтринные детекторы, ученые наблюдают за связью между энергией космических лучей и их потоком (то есть за тем, как часто они падают в определенной зоне). Частицы, которые рождаются в Млечном Пути, как правило, обладают меньшей энергией, но падают чаще, в то время как высокоэнергетические частицы летят издалека и зафиксировать их гораздо труднее, поскольку они ускорялись в течение более длительного времени, прежде чем достигли, наконец, Земли.

Недавние открытия, сделанные учеными Делавэрского университета показывают, что ситуация еще сложнее, чем выглядит. Энергия спектра космических лучей не соответствует простому закону мощности между коленом в 4 ПэВ (петаэлектровольт) и лодыжкой в 4 ЭэВ (эксаэлектронвольт), как предполагалось ранее, а 20 ПэВ и 130 ПэВ соответственно.

Отношение между потоком и энергией оказалось куда более сложным, чем предполагалось.

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.

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.

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.

Рождение космического излучения. Что такое космическое излучение?

Подробности: Просмотров: 221

Новое свидетельство того, что космическое излучение, частицы, путешествующие в космосе и ударяющиеся о Землю, генерируются ударными волнами в остатках сверхновой, было обнаружено учеными NASA при помощи обсерватории Chandra.

Космическое излучение представляет собой заряженные электроны, протоны и ионы.
Специалисты использовали Chandra для изучения рентгеновских лучей, исходящих от электронов (электроны являются единственными частицами, которые испускают рентгеновское излучение).

Исследовался район Cassiopeia A, представляющий собой остаток сверхновой.
Ученые давно считали, что излучение возникает от волн, образовавшихся от взрыва звезд, называемых сверхновыми. Они являются одними из немногих мест в галактике, где имеется достаточно энергии для ускорения этих частиц.

Что такое космическое излучение?

Космическое излучение — это электромагнитное или корпускулярное излучение, имеющее внеземной источник. Различают первичное и вторичное космическое излучение.
Первичное космическое излучение представляет собой излучение, попадающее на Землю из космоса. Оно подразделяется по происхождению на галактическое и солнечное. Космическое излучение губительно для всего живого, но лишь малая доля его достигает поверхности Земли, т.к. наша атмосфера служит щитом.
При взаимодействии космических частиц с атомами в земной атмосфере возникает вторичное космическое излучение. Оно состоит практически из всех известных в настоящее время частиц. Вторичное космическое излучение существенно на высоте 20-30 км от поверхности земли.
Интенсивность космического излучения зависит от географической широты и высоты над уровнем моря. На полюсах Земли интенсивность космических излучений больше. На больших высотах мощность космического излучения выше, ближе к поверхности Земли воздух играет роль защитного экрана.
Вокруг Земли существуют два радиационных пояса (иначе пояса Ван-Аллена) — внешний и внутренний. В этих областях магнитное поле задерживает огромное количество заряженных частиц. Внутренний пояс имеет максимальную плотность частиц (преимущественно протонов) над экватором на высоте около 3500 км, внешний слой (электронный) – на высоте около 22000 км. Радиационные пояса Земли – источник радиационной опасности при космических полетах.
Основная часть космических лучей галактического происхождения. Но в период максимальной солнечной активности с нарастанием количества вспышек на Солнце поток космических излучений увеличивается.

Следующая страница «Планета из горячего льда»

Назад в раздел «Космос»

Назад в раздел «Достижения науки и техники»

Приготовление отвара

Лечить аденому простаты можно отваром из подмора пчел. Запомните главное правило: готовить снадобье нужно в день использования, ни в коем случае заранее.

Пациенту понадобится две столовые ложки сырья и пол литра пресной воды. Подмор измельчается и заливается жидкостью. Смешанные компоненты закипятить, продолжать варить на огне в течение двух часов.

Для приготовления отвара понадобится две столовые ложки сырья и пол литра пресной воды

Потом отвар помещается в темное место на три – четыре часа. В последнюю очередь жидкость фильтруют с помощью марлевой ткани и при необходимости добавляют одну ложку меда.

Первые события в области ультравысоких энергий, зарегистрированные детектором ТУС

Спутник «Ломоносов» с детектором ТУС запущен 28 апреля 2016 года с космодрома «Восточный» на солнечно-синхронную орбиту с высотой 500 км и с наклонением 97,3°. В ходе работы на орбите стало ясно, что большинство осциллограмм отобранных детектором событий (примерно в 80% случаев) похожи на шум от сравнительно слабого свечения ночной атмосферы. К этому шуму добавляются вспышки в районах грозовой активности длительностью 1–1000 миллисекунд.

Отдельную группу среди шумоподобных событий составляют случаи неравномерной засветки фокальной плоскости, в которых значительная часть смежных ячеек (до половины) освещена в существенно большей степени, чем другая (рис. 3, слева). Такие события регистрируются в периоды полнолуния и вызваны боковой засветкой прибора светом Луны. Более интересны события, в которых освещена небольшая компактная группа ячеек (рис. 3, справа). Анализ географического положения этих событий показал, что в большинстве случаев их причина — антропогенные источники света: населённые пункты, аэропорты, морские платформы по добыче газа или нефти. Можно предположить, что сигнал создают светодиодные или ксеноновые лампы, часть излучения которых попадает в УФ-диапазон. В безлунные ночи ТУС, как правило, регистрирует несколько таких событий на каждой орбите.

Отбор ШАЛ, генерированных космическими лучами самых высоких энергий, производит электронный триггер. Он учитывает основные черты флуоресцентного трека, создаваемого в атмосфере заряженными частицами диска ШАЛ. Сложность поиска полезных событий в том, что необходимо выделить слабый сигнал ШАЛ на изменяющемся фоне свечения атмосферы. На первом этапе триггер отбирает в ячейках детектора сигналы, превышающие пороговые значения за время 12 мкс — это минимальное время прохождения диска частиц ШАЛ через поле зрения ячейки. На втором этапе триггер рассматривает карту сработавших ячеек и выбирает события, в которых сигнал переходит из локальной группы ячеек в соседнюю группу («наклонные» ШАЛ) так, что общее число сработавших ячеек превышает пороговое число. Срабатывание группы ячеек вместо одной, ожидаемой при малом фокусном пятне детектора, связано с реально полученным качеством оптической системы и размером изображения. После формального отбора каждый такой «кандидат» подвергается всестороннему детальному анализу: рассматривается пространственно-временная динамика сигнала, метеорологические условия в районе наблюдения, исследуется наличие возможных антропогенных источников и т. д.

За время работы детектора ТУС, а это более года, было отобрано 13 кандидатов в события ШАЛ. Из них всем требованиям удовлетворяет лишь одно событие, зарегистрированное 3 октября 2016 года в безлунную ночь. По предварительным оценкам, это событие вызвано прохождением ШАЛ от протона с энергией ≥1020 эВ. Активные каналы сгруппированы в вытянутое пятно на краю фотоприёмника (рис. 4). Видно, что происходит последовательное перемещение максимума сигнала от ячейки к ячейке, это позволяет определить направление прихода частицы (зенитный и азимутальный углы).

При регистрации этого события не было замечено ни одной молнии в радиусе 930 км в течение 10 с до и после момента записи события. Отсутствие грозовой активности — дополнительный аргумент в пользу рассмотрения выбранного события как события ШАЛ.

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<100 МэВ/нуклон частицы образуются за счет ускорения в межпланетной среде частиц солнечного ветра и межзвездного газа. Дифференциальный энергетический спектр ГКЛ носит степенной характер.

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<E_кр, которые все-таки уже там находятся, не могут эти области покинуть. Эти запрещённые области магнитосферы называются зонами захвата. В зонах захвата дипольного (квазидипольного) поля Земли действительно удерживаются значительные потоки захваченных частиц (прежде всего, протонов и электронов).

В околоземном пространстве можно выделить две торообразные области, расположенные в экваториальной плоскости примерно на расстоянии от 300 км (в зоне БМА) до 6000 км (внутренний РПЗ) и от 12000 км до 40000 км (внешний РПЗ). Основным наполнением внутреннего пояса являются протоны с высокими энергиями от 1 до 1000 МэВ, а внешнего — электроны.

Максимум интенсивности протонов низких энергий расположен на расстояниях L~3 радиусов Земли от её центра. Малоэнергичные электроны заполняют всю область захвата. Для них нет разделения на внутренний и внешний пояса. Поток протонов во внутреннем поясе довольно устойчив во времени.

Процесс взаимодействия ядер первичного космического излучения с атмосферой сопровождается возникновением нейтронов. Поток нейтронов, идущий от Земли (нейтроны альбедо), беспрепятственно проходит сквозь магнитное поле Земли. Поскольку нейтроны нестабильны (среднее время распада ~ 900 с), часть из них распадается в зонах, недоступных для заряженных частиц малых энергий. Таким образом, продукты распада нейтронов (протоны и электроны) рождаются прямо в зонах захвата. В зависимости от энергии и питч-углов эти протоны и электроны могут либо оказаться захваченными, либо покинуть эту область.

Частицы альбедо — это вторичные частицы, отраженные от атмосферы Земли. Нейтроны альбедо обеспечивают радиационный пояс протонами с энергией до 10³ МэВ и электронами с энергией до нескольких МэВ.

Солнечные космические лучи

Зачем нам космические лучи?

Вы можете утверждать, что деньги, выделяемые на строительство сверхмощных новых телескопов, тратятся впустую, потому что знания, которые нам дает их работа, бесполезны для нас по существу, но в случае космических лучей вы бы очень ошиблись. Космические лучи — это уже забота о космической и электронной промышленности сегодняшнего дня, и этому влиянию суждено стать еще более серьезным в течение нескольких десятилетий — именно поэтому любой прогресс в этой области принимается с распростертыми объятиями.

Магнитное поле земли защищает нас от подавляющего большинства космических частиц, но за пределами нашего маленького пузыря угроза космического излучения становится очень реальной. Частицы крайне опасны, потому что их невероятно высокой энергии достаточно, чтобы разбить молекулы ДНК и испортить электронику.

Благодаря недавним экспериментам, мы знаем, что неэкранированные люди в космосе получат в 2,4 больше облучения за год, чем мы на Земле — от 400 до 900 мЗв. Радиация более 4 зивертов уже крайне опасна и потенциально летальна, а значит, если короткая поездка на каком-нибудь SpaceShipTwo будет относительно безопасна, долговременный полет на Марс вероятно погубит всю команду или потребует надежных способов экранирования.

Что касается электроники, высокоэнергетические космические лучи способны изменять биты внутри интегральных схем и вызывать кратковременные ошибки. Исследования IBM еще 90-х годов предполагают, что космические лучи вызывает одну ошибку на 256 Мб оперативной памяти в месяц и проблема будет только усугубляться, поскольку электроника становится все меньше и меньше. В 2008 году Intel запатентовала детектор космических лучей, которым могут быть оснащены процессоры следующего поколения.

Подводя итог

Теперь у системных администраторов и программистов есть объяснение глюков и сбоев в работе компьютерной техники. Во всем виновата космическая радиация! А если без шуток – давайте помнить, что жизнь на планете Земля вообще и наш организм в частности — это очень хрупкие биологические системы. Миллиарды лет биологической эволюции испытывали на прочность все формы органической жизни в условиях нашей планеты. Мы можем уберечься от очень многого, но всегда остаются угрозы, которых стоит опасаться. А чтобы правильно защититься, об угрозах нужно знать. Осведомлен – значит вооружен. А к Марсу астронавты все равно полетят, может, не к 2030 году, но полетят точно! Ведь мы, люди, всегда будем стремиться к звездам!