ABC for astronomi - C er for kosmiske stråler

• Kan 18, 2024

Kosmiske stråler kommer fra det ydre rum, og omkring tredive af dem glider gennem din krop hvert sekund. De udgør en stor fare for bemande missioner til Mars, kan skade elektronik og fik Apollo-astronauter til at se blink i mørke, selv med lukkede øjne. Nogle er ikke kosmiske, ingen er stråler, og nogle få synes at være umulige. Hvad er de, og hvor kommer de fra?

Hvorfor kosmiske stråler?
Kosmiske stråler blev opdaget tidligt i det tyvende århundrede, og i ganske lang tid troede videnskabsmænd, at de var en slags elektromagnetisk stråling som synligt lys eller røntgenstråler. Solen var en åbenlyst mulig kilde, men strålene kom fra alle retninger. De blev derfor døbt kosmisk fordi de så ud til at være kommet fra hinsides solsystemet.

"Strålerne" viste sig imidlertid at være usynlige, meget energiske ladede partikler - dele af atomer. Der er små mængder af elektroner, men de fleste kosmiske stråler (89%) er protoner, ca. 10% er kernerne i heliumatomer, og 1% er kernerne i tyngre atomer, endda inklusive uran. Da de er ladede partikler, påvirker magnetiske felter i rummet dem, så vi kan ikke finde deres oprindelse ved at spore deres stier bagud.

Nogle af partiklerne kommer fra solen, men der er masser uden for solsystemet. Der er også kosmiske stråler, der oprettes, når de mere energiske kommer ind i Jordens atmosfære og kolliderer med luftmolekyler. Disse kollisioner producerer subatomære partikler, som igen har yderligere kollisioner, hvilket producerer et luftbrusebad af sekundære kosmiske stråler.

Elektron volt (eV)
Forskere måler energien fra atompartikler i elektron volt (eV). En elektron volt er den energi, en elektron får fra et 1 volt batteri. Det er ikke meget. Selvom kosmiske stråler bare er stykker af atomer, bevæger de sig i meget høje hastigheder, så de har meget mere energi, end du tror fra den lille masse. Derfor bruger vi større enheder som mega-elektron volt (MeV), som er en million elektron volt, og giga electron volt (GeV), som er en milliard elektron volt.

Typer af kosmisk stråle
Der er meget, som vi stadig ikke forstår om kosmiske stråler, så klassificering af dem er lidt uslebne og klar. Her er fire almindelige kategorier:

Sol kosmiske stråler
Sol kosmiske stråler er partikler fra solen, der accelereres af solhændelser, der producerer koronale masseudsprøjtninger. I en koronal masseemission kastes ladede partikler ud fra solen med høj hastighed. Solens kosmiske stråler er mindre energiske end dem uden for solsystemet, men alligevel kan de ødelægge elektronik fra satellitter og bringe astronauter i fare. Nogle er tragtede ned på jordens magnetfeltlinjer ved polerne og udløser auroral skærme.

Galaktiske kosmiske stråler
Det solvind er en plasma - en gas, der er en blanding af ladede partikler - der blæser fra solen ned i solsystemets dybder. Dets udadgående tryk reducerer antallet af kosmiske stråler, der kommer ind i det indre solsystem. Imidlertid har de der ankommer typisk energier mellem 100 MeV og 10 GeV. De kører i hastigheder mellem 45% og 99,6% af lysets hastighed.

De fleste galaktiske kosmiske stråler kommer fra andre steder i Mælkevejen. De har snoet sig og vendte sig beruset gennem det galaktiske magnetfelt. Der er stærke bevis for, at de er accelereret af chokbølger fra supernova-eksplosioner.

UHE-kosmiske stråler (Ultra High Energy)
Den sidste type er den sjældneste og mest mystiske. De har, hvad der synes at være umulig høje energier, og Oh-My-God partikel er det mest forbløffende af alle. Det blev opdaget i Utah i 1991 og rejste med det, der var inden for en hvisken af ​​lysets hastighed. Dens energi blev beregnet til omkring tredive millioner billioner elektron volt.

Hvad i det galaktiske kvarter kunne accelerere en partikel til en sådan hastighed? Fusionerer sorte huller? Kolliderende galakser? Ingen ved, men de ved, at en supernova ikke har næsten nok energi til at udføre jobbet, selvom den frigiver så meget energi som en hel galakse.

Indtil videre har astronomer ikke fundet noget i nærliggende galakser, der synes sandsynligvis kandidater. Men hvad med en galakse langt, langt væk? Vi tror ikke det. Det burde ikke være muligt at komme fra over 30 millioner lysår væk og stadig have så meget energi. Partiklen ville interagere med den kosmiske baggrundstråling og miste energi, før den kom til os. Baggrundsstråling er resterne af energien fra Big Bang, der fylder universet.

Farer ved kosmiske stråler
Jordens atmosfære og magnetfelt beskytter os mod de fleste kosmiske stråler med lav energi. Og selv om der tusinder af dem passerer gennem vores kroppe hvert minut, udgør kosmisk stråling ved havoverfladen kun et par procent af den naturlige baggrundstråling.Da der er mindre beskyttelse i store højder, udsættes flybesætningerne for noget mere stråling.

I rummet risikerer både astronauter og elektronik denne stråling, hvis solen er aktiv. Der var ikke nogen større solaktivitet for Apollo-missionerne. Alligevel var besætningsmedlemmerne på Apollo 11 de første, der så tilfældige lysglimt, selv når deres øjne blev lukket. Dette var kosmiske stråler. Og tænk på astronauter på en bemandet Mars-mission. De ville være i dybe rum i lang tid, men afskærmning af mennesker og elektronik mod kosmiske stråler og højenergistråling er et problem, der endnu ikke er løst.

Video Instruktioner: TIMELAPSE OF THE FUTURE: A Journey to the End of Time (4K) (Kan 2024).