Космическая и земная радиация

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Кафедра

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

По дисциплине: Безопасность жизнедеятельности человека

 

На тему: «Космическая и земная радиация»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила

Студентка 1 курса

БДФБД, группа 14 БД-4                                                                        Жук Н. Л.

 

 

Проверила                           Левшук О. Н.

 

 

 

 

 

 

ПИНСК 2014 

Оглавление
Введение ……………………………………………………………………...	3
Глава 1. Космическая радиация …………………………………...	4
1.1 Виды космического излучения  ………………………………..	4
1.2 Космические лучи ……………………………………………...	5
1.3 Воздействие космического излучения  на человека и окружающею среду ……………………………………………………...	9
Глава 2. Земная радиация ………………………………………….	12
Заключение …………………………………………………………	16
Список использованных источников ……………………………..	17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Вселенная, мировое пространство пронизано лучистой энергией. Если скопления материи в виде звезд, планет, блуждающих комет и метеоритов в масштабах Вселенной – редкие явления, то потоки лучей, порождаемые ими, наполняют все пространство. В каждой его точке ежесекундно можно обнаружить потоки излучений – радиацию. Огромные массы вещества в недрах звезд, вступая в ядерные реакции, превращаются в лучистую энергию, выделяемую в окружающее пространство. Вспышки новых звезд, рождение и гибель галактик, сжатие и концентрация вещества при затухании звезд и другие еще далеко не познанные, но постоянно происходящие во Вселенной превращения материи сопровождаются огромными выбросами лучистой энергии в виде электромагнитных колебаний всех диапазонов и потоков элементарных частиц и корпускул, начиная от неуловимого нейтрино и кончая тяжелыми ядрами атомов.

Человечество с глубокой древности знало только о сравнительно небольшой части спектра электромагнитных излучений – узкой полосе видимого света. Благотворное влияние солнечного света, под живительными лучами которого поспевают урожаи на полях, стало первым знанием человека о зависимости жизни на Земле от лучистой энергии Солнца. Прошло много столетий, прежде, чем человечество поняло, что вся энергия, используемая при сжигании дров, нефти, каменного угля – это лучистая энергия Солнца, аккумулированная земной растительностью[1].

Целью реферата является на основе сравнительно-правового анализа рассмотреть космическую и земную радиацию, а также раскрыть проблемные теоретические и практические моменты. 

Задачи:

- рассмотреть  космическую и земную радиацию  и их основные виды;

- дать  характеристику космической и  земной радиации;

- изучить  основные вопросы, связанные с космической и земной радиацией, а также учебную и научную литературу, посвященную данной теме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Космическая радиация

 

1. Виды космического излучения

 

 До 40-х годов нашего столетия почти все сведения о небесных телах были получены с помощью оптического метода исследования. Дело в том, что атмосфера Земли пропускает только электромагнитные волны длиной от 0,3 мкм до нескольких микрометров и еще радиоволны от нескольких сантиметров до десятков метров, Для остальной части шкалы электромагнитных волн атмосфера непрозрачна, Между тем во Вселенной излучаются электромагнитные волны всех диапазонов - от радиоволн до гамма-излучения.

Космическое радиоизлучение впервые было обнаружено в 30-х годах при изучении грозовых помех, В 40-х-50-х годах начались поиски и изучение источников космического радиоизлучения, Для этой цели использовали радиолокаторы, затем начали строить радиотелескопы с огромными чашеобразными антеннами и чувствительными приемниками излучения· Быстрое развитие радиоастрономии привело к целому ряду важнейших открытий.

Было обнаружено, что нейтральный холодный водород, который составляет основную массу межзвездного газа и в оптическом диапазоне невидим, испускает монохроматическое радиоизлучение с длиной волны 21 см, Это помогло изучить распределение водорода в нашей звездной системе - Галактике, включая даже далекие области, закрытые пылевыми облаками, которые, однако, для радиоволн прозрачны.

Далее были открыты галактики, мощность радиоизлучения которых в миллионы раз больше, чем у нашей галактики (их назвали радиогалактиками)· Оказалось, что такое мощное радиоизлучение имеет нетепловую природу, Оно вызвано гигантскими взрывами, при которых выбрасываются огромные массы вещества, в миллионы раз большие массы Солнца. Выброшенные при взрыве быстро летящие заряженные частицы в межзвездном магнитном поле движутся по криволинейным траекториям, т. е.  с ускорением. Ускоренное же движение заряда сопровождается излучением электромагнитных волн. Это нетепловое излучение называют магнитотормозным или синхротронным (оно наблюдается в синхротронах-ускорителях заряженных частиц). Изучение синхротронного излучения дает ценные сведения о движении потоков космических частиц и о межзвездных магнитных полях, Обычно излучаются радиоволны, но если частицы движутся с очень большими скоростями или в достаточно сильном магнитном поле, то они испускают видимое, ультрафиолетовое и даже рентгеновское излучение. 

Для регистрации космического излучения, от инфракрасного до рентгеновского, очень широко используется фотографический метод. Кроме того, в качестве приемников излучения применяются термопары, термосопротивления, а также фотоэлектрические устройства, принцип действия которых рассматривается в следующей главе.

Как отмечалось выше, атмосфера сильно поглощает коротковолновое излучение, До поверхности Земли доходит только ближнее ультрафиолетовое излучение, да и то сильно ослабленное· Поэтому коротковолновое космическое излучение можно изучать только с помощью ракет и спутников, Такие исследования позволили изучить ультрафиолетовую область спектра Солнца, а также исследовать очень горячие звезды с температурой до 30 000 К, сильно излучающие в ультрафиолетовой области.

Поскольку температура солнечной короны составляет около 10" К  то в соответствии с законами теплового излучения корона должна быть источником рентгеновского излучения. Первые же опыты с помощью ракет подтвердили это, Оказалось, что рентгеновское излучение Солнца непостоянно. При хромосферных вспышках наблюдаются всплески рентгеновского излучения. Это объясняется тем, что выброшенные при вспышке быстро летящие электроны испускают рентгеновское излучение при столкновении с другими частицами солнечной атмосферы, а также при торможении в сильном магнитном поле активных областей (синхротронное излучение), Заметим, что рентгеновское излучение Солнца - важнейший источник ионизации верхнего слоя атмосферы Земли – ионосферы.

С помощью космических аппаратов было обнаружено рентгеновское излучение различных далеких объектов (ядер галактик, нейтронных звезд и др)[2].

 

2. Космические лучи

 

Исследования которые сейчас можно с удобствами производить в космосе, доказывают, что на нашу Землю непрерывно падает поток ядерных частиц, движущихся со скоростями, практически равными скорости света, Их энергия лежит в пределах 10^8-10^20 эВ· Энергия порядка 10^20 эВ превосходит на восемь порядков энер-гпи, которые можно создать в самых мощных ускорителях.

В основном первичные космические лучи состоят из протонов (около 90%); кроме протонов в них присутствуют и более тяжелые ядра· Разумеется, сталкиваясь с другими молекулами, атомами, ядрами, кос-мические лучи способны создать элементарные частицы всех типов, Но астрофизиков интересует первичное излучение· Как создаются потоки частиц, обладающих такой энергией? Где лежат источники этих частиц?

Достаточно давно было доказано, что не Солнце является основным источником космического излучения· Но если так, то ответственность за создание космических лучей нельзя переложить и на другие звезды, поскольку в принципе они ничем не отличаются от Солнца· Кто же виноват?

В нашей Галактике существует Крабовидная туманность, которая образовалась в результате взрыва звезды в 1054 г, (не надо забывать что ученые следят за звездным небом не одну тысячу лет). Опыт показывает, что она является источником радиоволн и источником космических частиц. Это совпадение дает разгадку огромной энергии космических протонов· Достаточно допустить, что электромагнитное поле, образовавшееся в результате взрыва звезды, играет роль синхротрона, и тогда огромная энергия, которая набирается частицей, путешествующей по спирали вокруг линий магнитной индукции на протяжении тысяч световых лет, может достигнуть тех фантастических цифр, которые мы привели.

Расчеты показывают, что, пролетев расстояние, равное поперечнику нашей Галактики, космическая частица не может набрать энергии больше чем 10" эВ. Видимо, частицы с максимальной энергией приходят к нам из других галактик.

Разумеется, нет никакой необходимости полагать, что только взрывы звезд приводят к появлению космических частиц, Любые звездные источники радиоволн могут быть одновременно источниками космических лучей. 
Существование космических лучей было обнаружено еще в начале нашего века. Установив электроскопы на воздушном шаре, исследователь замечал, что разрядка электроскопа на больших высотах идет значительно быстрее, чем если этот старинный прибор, оказавший физикам немало услуг, помещен на уровне моря.

Стало ясным, что всегда происходящий спад листочков электроскопа не является следствием несовершенства прибора, а есть результат действия каких-то внешних факторов.

В 20-х годах физики уже понимали, что ионизация воздуха, которая снимала заряд с электроскопа, несомненно внеземного происхождения· Милликен первый уверенно высказал такое предположение и дал явлению его современное название: космическое излучение.

В 1927 г, советский ученый Д. В. Скобельцын первый получил фотографию следов космических лучей в ионизационной камере.

Обычными способами, которые мы описывали ранее, была определена энергия космических частиц. Она оказалась огромной.

Изучая природу космических лучей, физики сделали ряд замечательных открытий. В частности, существование позитрона было доказано именно этим путём. Такие же точно и мезоны - частицы с массой, промежуточный между массами протона и электрона, были впервые обнаружены в космических лучах· 
Исследования космических лучей продолжают оставаться одним из увлекательных занятий физиков.

Незавершенность астрофизики делает трудным ее изложение в одной главе не большой книги, цель которой - ввести читателя в круг основных фактов и идей физической науки. Я выбрал из физических проблем, касающихся вселенной, лишь несколько вопросов, которые казались мне наиболее интересными.

Если в воздухе нет ионов, то заряженный электроскоп должен сохранять свой заряд неопределенно долгое время· Однако опыт показывает, что электроскоп постепенно разряжается.

Вначале это явление объясняли ионизирующим действием ра-диоактивного излучения Земли, Если это так, то по мере удаления от поверхности Земли ионизирующее воздух излучение должно ослабевать. Еще в 1912 г. с помощью воздушных шаров было установлено, что интенсивность ионизирующего излучения возрастает с увеличением высоты, Следовательно, это излучение возникает не на Земле, а где-то в мировом пространстве. Поэтому его стали называть космическим излучением, или космическими лучами.

Изучение космических лучей в высокогорных областях показало, что они состоят из пионов, протонов, нейтронов и других частиц, среди которых были обнаружены и многие неизвестные ранее частицы. Эти частицы были названы вторичными, так как выяснилось, что они образуются в верхних слоях атмосферы при взаимодействии первичных космических частиц, летящих из мирового пространства, с ядрами атомов атмосферы.

Исследования показали, что интенсивность космических лучей вблизи магнитных полюсов Земли примерно в 1,5 раза больше, чем на экваторе, Изучение отклоняющего действия магнитного поля Земли на первичное космическое излучение показало, что оно состоит из положительно заряженных частиц. Много ценных сведений о пер-вичном космическом излучении получено с помощью искусственных спутников и космических кораблей.

В настоящее время установлено, что первичное космическое излучение состоит из стабильных частиц высоких энергий, летящих в самых различных направлениях в космическом пространстве. Интенсивность космического излучения в районе Солнечной системы составляет в среднем 2-4 частицы на 1 см^2 за 1 с, Оно состоит в основном из протонов (~91 %) и а-частиц (6,6%); небольшая часть приходится на ядра других элементов (менее 1%) и электроны (~1,5%).

Среднее значение энергии космических частиц - около 10^4 МэВ, а энергия отдельных частиц достигает чрезвычайно высоких значений – 10^12МэВ и более. Где возникают космические частицы и как они ускоряются до таких огромных энергий, еще точно неизвестно. Предполагают, что они выбрасываются при взрывах новых и сверхновых звезд и ускоряются при взаимодействии с неоднородными магнитными полями в межзвездном пространстве.

Солнце периодически (во время вспышек) испускает солнечные космические лучи, которые состоят в основном из протонов и а-частиц, имеют небольшую энергию, но высокую интенсивность, что приходится учитывать при планировании космических полётов.

Вторичные частицы также обладают очень высокой энергией и ири столкновении с ядрами вызывают дальнейшее размножение частиц.