Astronoomia ABC - C on kosmiliste kiirte jaoks

• Mai 18, 2024

Kosmilised kiired pärinevad kosmosest ja umbes kolmkümmend neist tõmbub igal sekundil läbi teie keha. Need kujutavad endast suurt ohtu Marsile suunatud mehitatud missioonide jaoks, võivad kahjustada elektroonikat ja panid Apollo astronaudid nägema pimedas välku isegi suletud silmaga. Mõni pole kosmiline, ükski pole kiired ja mõni tundub olevat võimatu. Mis nad on ja kust nad pärit on?

Miks kosmilised kiired?
Kosmilised kiired avastati kahekümnenda sajandi alguses ja teadlased arvasid pikka aega, et tegemist on omamoodi elektromagnetilise kiirgusega nagu nähtav valgus või röntgenikiirgus. Päike oli ilmne võimalik allikas, kuid kiired tulid igast suunast. Seetõttu dubleeriti neid kosmiline sest tundus, et nad olid tulnud Päikesesüsteemist kaugemale.

Kuid "kiired" osutusid nähtamatuteks, väga energeetiliselt laetud osakesteks - aatomite osadeks. Elektrone on väikestes kogustes, kuid enamik kosmilisi kiiri (89%) on prootonid, umbes 10% on heeliumi aatomite tuumad ja 1% on raskemate aatomite tuumad, sealhulgas ka uraan. Kuna need on laetud osakesed, mõjutavad kosmose magnetväljad neid, nii et me ei leia nende algupära, jälgides nende teid tagasi.

Mõned osakesed pärinevad Päikesest, kuid neid on palju väljaspool Päikesesüsteemi. Samuti tekivad kosmilised kiired, kui energilisemad jõuavad Maa atmosfääri ja põrkuvad õhumolekulidega. Need kokkupõrked tekitavad subatomaatilisi osakesi, millel on omakorda täiendavaid kokkupõrkeid, tekitades sekundaarsete kosmiliste kiirte õhudushi.

Elektrivoldid (eV)
Teadlased mõõdavad aatomi osakeste energiat elektronvoltid (eV). Elektrivolt on energia, mida elektron saaks 1-voldisest akust. Seda pole palju. Ehkki kosmilised kiired on vaid aatomitükid, liiguvad nad väga suure kiirusega, seega on neil palju rohkem energiat, kui võiksite arvata pisikesest massist. Seetõttu kasutame suuremaid ühikuid nagu megaelektrivolt (MeV), mis on miljon elektronvolti, ja gigaelektronvoldid (GeV), mis on miljard elektronvolti.

Kosmilise kiirguse tüübid
Kosmiliste kiirte kohta on veel palju sellist, mida me endiselt ei mõista, seega on nende klassifitseerimine pisut umbmäärane. Siin on neli levinumat kategooriat:

Päikese kosmilised kiired
Päikese kosmilised kiired on Päikesest tulenevad osakesed, mida kiirendavad tekitavad päikesesündmused koronaalmassi väljutamine. Koronaalses massiheites väljuvad laetud osakesed Päikesest suure kiirusega. Päikese kosmilised kiired on vähem energeetilised kui väljastpoolt Päikesesüsteemi, kuid need võivad kahjustada satelliitide elektroonikat ja ohustada astronaute. Mõni on paigutatud Maa magnetvälja joonte pooluste alla ja käivitab auraalseid kuva.

Galaktilised kosmilised kiired
päikesetuul on plasma - gaas, mis on laetud osakeste segu - puhub Päikesest Päikesesüsteemi sügavustesse. Selle väljapoole suunatud tõuge vähendab sisemisse päikesesüsteemi sisenevate kosmiliste kiirte arvu. Kuid saabuvate inimeste energia on tavaliselt vahemikus 100 MeV kuni 10 GeV. Nad sõidavad kiirusega 45–99,6% valguse kiirusest.

Enamik galaktilisi kosmilisi kiiri pärineb Linnutee mujalt. Nad on väänatud ja pööranud teed purjuspäi läbi galaktilise magnetvälja. On kindlaid tõendeid, et neid kiirendavad supernoova plahvatuste lööklained.

Ülimalt kõrge energiaga (UHE) kosmilised kiired
Viimane tüüp on kõige haruldasem ja salapärasem. Neil on näiliselt võimatult kõrgeid energiaid ja Oh-mu-jumala osake on kõige hämmastavam kõigist. See avastati Utahis 1991. aastal, liikudes valguse kiiruse piires. Selle energia arvutati umbes kolmekümne miljoni triljoni elektronvolti juures.

Mis võiks Galaktika naabruses osakesi sellise kiirusega kiirendada? Kas ühendada mustad augud? Kokkupõrkavad galaktikad? Keegi ei tea, kuid nad teavad, et supernooval pole töö tegemiseks peaaegu piisavalt energiat, ehkki see vabastab kogu galaktikast sama palju energiat.

Siiani pole astronoomid leidnud läheduses asuvatest galaktikatest midagi, mis näib tõenäoline. Aga kuidas on galaktikaga kaugel, kaugel? Me ei arva seda. See ei tohiks olla pärit enam kui 30 miljonist valgusaastast ja ikkagi peab olema nii palju energiat. Osake interakteerub kosmilise taustakiirgusega ja kaotab energiat enne, kui see meile jõudis. Taustakiirgus on Universumi täitva Suure Paugu energia jäänuk.

Kosmiliste kiirte ohud
Maa atmosfäär ja magnetväli kaitsevad meid enamiku madala energiakuluga kosmiliste kiirte eest. Ja ehkki igal minutil läbib neid meie kehasid tuhandeid, on kosmiline kiirgus merepinnal vaid mõni protsent looduslikust taustkiirgusest.Kuna suurtel kõrgustel on kaitse vähem, puutuvad lennumeeskonnad kokku mõnevõrra suurema kiirgusega.

Kosmoses on päikesekiirguse tõttu ohus nii astronaudid kui ka elektroonika. Apollo missioonidel suurt päikese aktiivsust ei toimunud. Ometi nägid Apollo 11 meeskonnaliikmed esimestena, et isegi siis, kui nende silmad olid suletud, vilkusid välgud. Need olid kosmilised kiired. Ja mõelge astronautidele, kes on mehitatud Marsi missioonil. Nad asuksid pikka aega sügavas kosmoses, kuid inimeste ja elektroonika kaitsmine kosmiliste kiirte ja kõrge energiakiirguse eest on probleem, mida pole veel lahendatud.

Video Juhiseid: Bioloogia (Mai 2024).