Содержание
Обнародован способ слетать на Марс и вернуться оттуда живым
30 августа 2021
16:49
Наталия Теряева
Главным препятствием для полёта людей на Красную планету является космическое излучение, исходящее из глубин Галактики.
Иллюстрация simisi1/Pixabay.
Пилотируемая миссия на Марс возможна, если она не продлится дольше четырех лет, заключила международная группа исследователей.
При нынешних технических возможностях землян полёт с Земли на Марс туда и обратно должен занять около 500 дней, то есть год и четыре с половиной месяца.
Главным препятствием для полёта людей на Красную планету является космическое излучение.
Оно состоит из двух основных компонентов: галактических космических лучей (ГКЛ) и солнечных космических лучей (СКЛ).
Галактические космические лучи приходят в межпланетное пространство Солнечной системы извне. Эти лучи производят вспышки сверхновых. Такие взрывы звезд происходят с частотой примерно раз в 30-50 лет.
Звёзд во Вселенной много, поэтому поток галактических космических лучей постоянен – частицы выбрасываются взрывами звёзд во Вселенную и пускаются в непрерывный путь по ней. При этом взрывы придают частицам ГКЛ очень высокую энергию.
Галактические космические лучи состоят как из лёгких ионов (протонов), так и из более тяжёлых ионов, представляющих собой «ободранные» ядра других химических элементов. Напомним, что протоны – это ядра водорода (1H).
Солнечные космические лучи – это частицы, которые выбрасываются в межпланетное пространство внутри Солнечной системы после вспышек на Солнце. Они, как и галактические лучи, тоже состоят из лёгких и тяжёлых ионов.
Только энергии частиц солнечных космических лучей ниже, чем у галактических.
Существуют также внегалактические космические лучи, попадающие внутрь Млечного Пути из других галактик.
Перед галактическим излучением человек абсолютно беззащитен, поскольку энергии его частиц чрезвычайно высоки от 106 электронвольт (1 МэВ) до 1021 электронвольт (1 ЗэВ).
Тяжёлые ионы космического излучения обладают такой высокой энергией, что «прошивают» обшивку космического корабля в открытом космосе, словно пушечные ядра тонкий шёлк.
Радиобиологи Объединенного института ядерных исследований в ускорительных экспериментах с клетками животных еще десять лет назад сравнивали эффект от облучения живой клетки пучками тяжёлых ионов, пучками нейтронов и пучками фотонов (гамма-излучение). Оказалось, что при одинаковой дозе облучения (одинаковом количестве полученной радиации) на живую клетку хуже всего действуют именно тяжелые ионы.
Учёные тогда выяснили, что причина столь разрушительного воздействия кроется в разрывах обеих нитей ДНК клетки.
Если одну порванную нить ДНК организм восстановить может, то две нити – нет.
Если тяжелые ионы, мчащиеся сквозь космическое пространство на огромных скоростях и прошивающие насквозь всё на своём пути, будут проходить через мозг космонавтов, они будут убивать нейроны и все остальные клетки. По оценкам специалистов NASA, в ходе марсианской экспедиции от 2 до 13% нервных клеток участников экспедиции будут пересекаться как минимум одним ионом железа.
Сквозь ядро каждой клетки организма один протон будет пролетать раз в три дня. Всё это может привести к серьёзным и необратимым нарушениям в поведении членов экипажа, что ставит под угрозу выполнение миссии в целом.
Выходов из этой ситуации до сих пор виделось два.
Первый: подарить современным космическим кораблям мощную радиационную защиту. Но она сильно увеличит вес корабля и, соответственно, расход топлива.
Выход второй: создать космический корабль, который сможет летать в разы быстрее современных.
Международная команда ученых предложила третий выход: лететь на современном корабле, но спланировать его время полета так, чтобы оно учитывало пик активности Солнца – солнечный максимум.
Дело в том, что во время солнечного максимума наиболее опасные частицы выталкиваются из Солнечной системы потоками солнечных космических лучей. Известно, что активность галактических космических лучей ниже в течение 6–12 месяцев после пика солнечной активности, в то время как количество высокоэнергетических солнечных частиц самое большое именно во время солнечного максимума.
Свою идею третьего выхода исследователи обосновали в статье, опубликованной научным журналом Space Weather.
Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Массачусетского технологического института, Сколковского института науки и технологий и Потсдамского центра наук о Земле объединили геофизические модели распространения космических частиц в межпланетном пространстве (с учетом солнечных циклов) с моделями влияния этого излучения на космонавтов и космический корабль.
Моделирование показало, что оболочка космического корабля, построенная из относительно толстого материала, может помочь защитить межпланетных путешественников от радиации.
Но, если защита окажется слишком толстой, она может стать источником вторичного излучения, которому подвергнутся космонавты внутри корабля. Защита будет накапливать излучение от улавливаемых ею частиц.
«Это исследование демонстрирует, что хотя космическое излучение накладывает строгие ограничения на вес космического аппарата и время его запуска, а также представляет технологические трудности для полётов человека на Марс, такая миссия жизнеспособна», – говорит Юрий Шприц (Yuri Shprits) из Потсдамского центра наук о Земле.
Исследователи отмечают, что слетать на Марс и вернуться обратно земляне могли бы менее, чем за два года. Также они рекомендуют, чтобы продолжительность миссии на Марс была не более четырёх лет. Иначе опасность для здоровья космонавтов даже в условиях рассчитанной солнечной активности будет слишком большой (не говоря уже о том, что активность нашей звезды порой тоже преподносит астрономам сюрпризы).
Ранее мы писали о том, что в РФ разработали проект межпланетного корабля.
Больше интересных новостей науки вы найдёте в разделах «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
Марс
радиация
космический корабль
протон
общество
новости
Космические лучи — причина случайных компьютерных сбоев? / Хабр
Если ваш компьютер внезапно завис, выдал «синий экран смерти» или не смог скопировать файл — не спешите обвинять производителя компьютерной техники или глючной памяти. Возможно, причина сбоя — космическая радиация. Такие события называются «нарушением в результате единичного события» (single-event upset, SEU).
Нарушение в результате единичного события — это изменение состояния электронного компонента, вызванное одной частицей ионизирующего излучения (ион, фотон, протон, нейтрон и т.д.), которая сталкивается с чувствительным узлом системы, таким как микропроцессор, полупроводниковая память или мощный транзистор. Изменение состояния происходит из-за возникновения свободного заряда, который появляется в результате ионизации внутри или рядом с чувствительным узлом системы или логическим элементом, таким как бит памяти.
В итоге устройство выдаёт ошибку. Эту единичную ошибку и называют «нарушением в результате единичного события», SEU или просто случайным сбоем (soft error).
Случайные сбои из-за космической радиации действительно периодически происходят даже на земле, а вероятность их появления в самолётах на высоте и на околоземной орбите в сотни раз больше. Чем выше — тем более вероятно, потому что там более разреженная атмосфере и слабее защита от космической радиации.
Последствия SEU могут быть разными. Например, в цифровой фотографии может выпасть один пиксель. Ничего страшного. Другое дело, если из-за космического нейтрона глючит компьютерная система самолёта — и ему приходится идти на вынужденную посадку. Такое действительно однажды случилось с военно-транспортным самолётом C-141B Starlifter, который испытал случайный сбой во время полёта над Японским морем с более чем 100 пассажирами на борту. Во время полёта самолёт внезапно свалился на правое крыло. Экипажу удалось выправить крен и посадить самолёт.
Последующее расследование показало, что микрочип в системе автоматического управления внезапно выдал ложные показания с неверным битом — вероятно, из-за столкновения с нейтроном.
По статистике, на большой высоте через каждый квадратный метр поверхности проходит примерно 1600 космических частиц в секунду. То есть через каждый квадратный сантиметр проходит примерно 600 космических частиц в час. Исходя из таких предпосылок, случайные сбои могут быть совсем не такими редкими событиями, как кому-то кажется.
На высоте более 9000 метров интенсивность нейтронного потока в 300 раз выше, чем на уровне моря. Настолько же возрастает вероятность нарушения в результате единичного события. К сожалению, не существует никакой реальной защиты от космических лучей, так что остаётся лишь полагаться на везение.
7 октября 2008 года авиалайнер Airbus A330-303 компании Qantas Airways шёл по маршруту из Перта (Австралия) в Сингапур. На высоте 11 300 метров произошёл сбой в одном из трёх опорных инерциальных блоков, в результате чего в компьютерную систему управления были отправлены некорректные данные.
По этой причине самолёт резко ушёл вниз, подкинув вверх пассажиров, которые не были пристёгнуты ремнями безопасности. Травмы получили 110 из 303 пассажиров, а также 9 из 12 членов экипажа. Среди пассажиров 12 человек получили серьёзные травмы, а ещё 39 человек обратились в больницу. Среди всех возможных причин сбоя инерциального блока осталась неисключённой только SEU, остальные признаны «маловероятными» или «очень маловероятными». Однако Австралийский совет по безопасности транспорта посчитал «недостаточными свидетельства для оценки вероятности», что именно SEU стала причиной сбоя.
Хотя на Земле вероятность единичного сбоя из-за космического излучения в 300 раз ниже, чем на высоте 9000 метров, но иногда этому явлению приписывают самые необъяснимые события, которые происходят с компьютерной техникой. Например, в 2003 году машина для электронного голосования в городе Схарбек (Бельгия) добавила 4096 голосов одному из кандидатов на выборах. Расследование показало, что этот сбой был вызван изменением одного бита в памяти устройства.
Причиной назвали космическое излучение. Что характерно, ошибку обнаружили только благодаря тому, что кандидат получил больше голосов, чем было возможно. Иначе бы сбой остался незамеченным.
«Это действительно большая проблема, но она в значительной степени остаётся незаметной для общества», — говорит Бхарат Б’ува (Bharat Bhuva), член научно-исследовательской группы по изучению эффектов радиации (Radiation Effects Research Group) и профессор электротехники в Университете Вандербильта (США). Эта исследовательская группа была образована в 1987 году в том числе для изучения влияния космического излучения на электронные системы. Первоначально группа занималась военными и космическими системами, но с 2001 года расширила сферу интересов и на бытовую электронику.
Хотя существуют довольно яркие примеры сбоев техники, SEU остаются исключительно редким феноменом. Но специалисты обращают внимание, что электронные микросхемы всё чаще используются в различных бытовых приборах. Плотность транзисторов на чипах возрастает, как и их количество.
Из-за этого вероятность встречи с «космическим сбоем» растёт с каждым годом. Производители электротехники изучают проблему. Например, в 2008 году инженеры компании Fujitsu забрались на гавайский вулкан, чтобы измерить космическое излучение на высоте 4200 метров. Там оно примерно в 16 раз выше, чем на уровне моря.
Для защиты от космического излучения производители бытовой электроники пытаются использовать менее чувствительные материалы и коды исправления ошибок (error-correction codes). В более дорогих устройствах можно применять системы дублирования.
У инженеров, системных администраторов и программистов теперь есть отличная «отмазка», чтобы объяснить странные глюки компьютерной техники.
Космическая погода и ее влияние на человека | Эксперт
Космическая погода – это физические условия в околоземном космическом пространстве, которое является неотъемлемой частью нашей планеты. Эти условия определяются деятельностью Солнца, процессы которого носят нестабильный, нестационарный характер.
С определенной цикличностью на нем происходят вспышки, выбросы солнечного вещества в межпланетное пространство – заряженные частицы в широком диапазоне энергий, радиоизлучение, видимое излучение, рентгеновское излучение. Они и формируют солнечный ветер, который, взаимодействуя с магнитным полем Земли (магнитосферой, ионосферой), т.е. околоземным космическим пространством, вызывает в нем изменения, или как принято говорить, магнитные возмущения. Фактически происходит перестройка всего околоземного космического пространства.
Поскольку околоземный космос не изолирован от нижней атмосферы, иногда при определенных условиях «капризы» Солнца можно проследить и на более низких высотах. Однако механизмы таких взаимодействий очень сложны, и требуется дальнейшее их исследование.
Что касается космических излучений, то следует отметить, что магнитное поле Земли, слой атмосферы надежно защищают все живое на Земле от этих излучений. Однако околоземный космос уже практически включен в сферу человеческой деятельности, международная космическая станция этому пример.
Там работает огромное количество космических аппаратов различного назначения. И эти аппараты работают в среде, где находятся высокоэнергичные заряженные частицы – электроны и протоны; существует так называемое радиационное излучение. Бомбардировка этими частицами «начинки» космических аппаратов – одна из главных причин их выхода из строя. Основными компонентами космической радиации являются галактические и солнечные космические лучи, а также электроны и ионы радиационных поясов Земли. Учет радиационной опасности очень важен при выборе рабочей орбиты для пилотируемых космических аппаратов, поскольку в живых организмах радиация вызывает изменения на клеточном уровне – нарушается структура белков, и клетка гибнет.
Радиация особенно опасна для электроники. Интегральные схемы состоят из множества микроэлектронных элементов. Разрушение кристаллических решеток в этих элементах, накопление зарядов в диэлектриках приводят к изменениям параметров устройств, а иногда и к выходу их из строя.
Защиту от радиационной опасности обеспечивают специальные конструктивные решения, которые позволяют полностью защитить наиболее уязвимые детали и узлы или хотя бы свести воздействие к минимуму.
Принимаются и другие меры безопасности для жизненно важных объектов.
Во время сильных магнитных бурь и суббурь в околоземном космическом пространстве) концентрация электронов повышается, что значительно увеличивает неоднородность заряда на поверхности космического аппарата и в случае разрядки может привести к выходу его из строя. Чтобы обезопасить аппарат, большую часть его поверхности делают токопроводящей (металлизируют). Протонные вспышки тоже негативно влияют на работу космического аппарата: происходят сбои в бортовой электронике, а воздействие протонов на поверхность панелей солнечных батарей вызывает их деградацию (тускнеет стеклянная поверхность).
Поскольку среди космических аппаратов на более низких (меньше 1000 км) есть и пилотируемые, требования к обеспечению их безопасности особенно высоки. Потоки солнечных космических лучей здесь ослаблены в несколько тысяч раз магнитным полем Земли, однако во время мощных геомагнитных бурь, когда происходит выброс солнечных космических лучей, эта защита значительно ослабевает.
Повышенное радиационное излучение становится небезопасным и на более низких высотах, на уровне атмосферы Земли. Во время сильных гелиогеофизических событий могут наблюдаться сбои в работе наземной электроники и бортовой аппаратуры воздушных судов, особенно на больших высотах и в полярных районах.
Даже после краткого обзора эффектов космической радиации (без рассмотрения проблем материаловедения, биологических аспектов радиации и др.) становится понятной важность знания радиационной обстановки, или космической погоды, для практической космической деятельности.
Существуют и другие важные аспекты космической погоды, о которых невозможно рассказать в кратком обзоре.
Как вы понимаете, во всех проблемах «виновато» Солнце, значит, прежде всего, надо внимательно следить за его деятельностью и правильно оценивать явления, происходящие на нем.
Влияет ли солнечная активность, а следовательно, магнитные бури, на здоровье человека? Следует отметить следующее. Жизнь на Земле формировалась под влиянием Солнца – главного источника энергии на планете.
Но и в период зарождения живых организмов происходили периодические колебания его активности, магнитные бури и все явления, с этим связанные. Следовательно, все эти условия являются нормальными для живых организмов. Все живое адаптировалось и приспособилось к ритмам Солнца. Поэтому для здорового человека различные гелиогеофизические явления не представляют никакой опасности.
Влияние солнечной активности на живые организмы отмечено очень давно, в частности нашим замечательным ученым А.Л. Чижевским.
Отмечено также, что многие природные явления носят тот же периодический характер, что и явления на Солнце. Проблема чрезвычайно важна, и ей уделяется большое внимание.
Что такое космические лучи? | Живая наука
Новые изображения, полученные космическим гамма-телескопом НАСА «Ферми», показывают, где остатки сверхновых излучают излучение в миллиард раз более мощное, чем видимый свет. Изображения приближают астрономов на шаг ближе к пониманию источника некоторых из самых энергичных частиц во Вселенной — космических лучей.
На этой композиции показан остаток сверхновой Кассиопеи А в спектре: гамма-лучи (пурпурный) от космического гамма-телескопа Ферми НАСА; Рентгеновские лучи (синий, зеленый) из рентгеновской обсерватории Чандра НАСА; видимый свет (желтый) от космического телескопа Хаббла; инфракрасный (красный) от космического телескопа Спитцер НАСА; и радио (оранжевый) от Very Large Array возле Сокорро, Нью-Мексико.
(Изображение предоставлено: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, CXC/SAO/JPL-Caltech/Steward/O. Krause et al. и NRAO/AUI)
Они невидимы. Их много. Они смертельно опасны. Это космические лучи.
Каждый кубический сантиметр пространства пропитан этими космическими лучами: сквозь него постоянно проносятся мельчайшие субатомные частицы. Космические лучи в основном состоят из протонов , но иногда включают более тяжелые атомные ядра. Они движутся почти со скоростью света — один обнаруженный космический луч, известный нахально как «частица OMG» из-за его экстремальной энергии, врезался в нашу атмосферу в 1991 году, путешествуя со скоростью 99,999999999999999999999951% скорости света, согласно справочной странице Гиперфизики Института Макдональда.
Это быстро.
Несмотря на название, космические лучи вовсе не лучи. Но в 1911 году, когда ученый Виктор Гесс отправил первые детекторы космических лучей на высоту 5300 метров (17 388 футов) в атмосферу, он не мог отличить частицы от электромагнитного излучения , согласно NobelPrize.org . (За свою работу Гесс получил Нобелевскую премию.) Из чего бы они ни были сделаны, это были лучи сверхвысокой энергии из космоса. Несмотря на то, что более поздние эксперименты раскрыли природу их частиц, название прижилось.
Откуда берутся космические лучи?
Космические лучи исходят из разных источников — все они интенсивны. Когда гигантские звезды умирают, они выворачиваются наизнанку за считанные секунды в фантастическом взрыве, известном как сверхновая. Одна вспышка сверхновой может затмить всю галактику из звезд, состоящую из , и поэтому они обеспечивают достаточно энергии, чтобы разогнать частицы почти до скорости света.
Звездные слияния также могут генерировать необходимую энергию, наряду с рождением новых звезд, событиями приливного разрушения (когда звезду съедает черная дыра ), и неистовые аккреционные диски вокруг массивных черных дыр.
Все они испускают космические лучи различной энергии, которые затем заполняют космос.
Но определение источника космических лучей является трудной задачей, по данным Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) . Поскольку они являются заряженными частицами, они реагируют на магнитные поля. Наша галактика Млечный Путь имеет слабое (но сильное) магнитное поле, которое отклоняет пути любых космических лучей, поступающих из остальной части Вселенной. К тому времени, когда эти космические лучи из-за пределов галактики достигнут наших детекторов Земля , они приходят со случайных направлений, без различимого происхождения.
Современные астрономы располагают множеством инструментов для поиска этих высокоэнергетических частиц. Самый простой метод — это прямое обнаружение: постройте коробку и подождите, пока в нее попадет космический луч, и запишите результат. Такие детекторы были установлены, например, на Международной космической станции. Но они ограничены в размерах и ориентируются только на небольшую часть наблюдаемой Вселенной, поэтому крупнейшие обсерватории космических лучей используют косвенные методы.
Как часто космические лучи попадают на Землю?
Космические лучи постоянно поражают атмосферу Земли, согласно НАСА . Когда они это делают, они высвобождают свою сдерживаемую энергию в виде потока вторичных частиц, которые затем направляются к земле. Затем этот поток можно обнаружить, например, с помощью обсерватории Пьера Оже в Аргентине. Вы даже можете построить детектор космических лучей дома: смочите войлочную прокладку в изопропиловом спирте и поместите ее над сухим льдом. Спирт образует пересыщенный пар. Когда космический луч проходит, он оставляет видимый след в паре. Вы можете найти инструкции на 915 эВ, каждый год поражают один квадратный метр.
Космические лучи бывают разных уровней энергии. Космические лучи с самой высокой энергией, известные как космические лучи сверхвысокой энергии, или UHERC, являются самыми редкими, поражающими один квадратный километр каждый год. Вот почему обсерватории, подобные Перре Оже, такие массивные — они создают большую собирающую поверхность.
«Нам нужны гигантские эксперименты, потому что космические лучи с самой высокой энергией чрезвычайно редки», — сказала Live Science Ноэми Глобус, научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Крус и Института Флэтайрон в Нью-Йорке, а также эксперт по космическим лучам.
Эти UHERCS не только самые редкие космические лучи, но и одни из самых загадочных.
«Мы не понимаем происхождение космических лучей высочайшей энергии, — сказал Глобус. «Это просто неизвестно. Меня всегда поражала энергия этих частиц».
Космические лучи невидимы, но постоянно проходят через все на Земле. (Изображение предоставлено Getty)
(открывается в новой вкладке)
Вредны ли космические лучи?
Космические лучи всех энергий, по сути, ужасны для людей и их объектов. Они могут нарушить работу электроники и испортить цифровые камеры. По данным НАСА, как форма ионизирующего излучения они могут иметь различные последствия для здоровья.
Они могут генерировать реактивные оксигенированные виды внутри клеток, которые при высоких уровнях могут подвергать клетки стрессу и приводить их к клеточному самоубийству, вызывать мутации ДНК и вызывать ошибки репликации, которые приводят к раку.
Связанный: Что такое свободные радикалы?
Плотная атмосфера на поверхности Земли защищает большинство людей от губительного воздействия космических лучей. Но космические лучи представляют серьезную опасность для астронавтов, особенно когда космические агентства планируют долгосрочные полеты на Луну и Марс. Шестимесячное пребывание на МКС даст астронавтам дозу радиации от космических лучей, эквивалентную примерно 25 жизням на поверхности. Полет туда и обратно на Марс, в том числе некоторое время на его незащищенной поверхности, утроит это воздействие.
Космические агентства в настоящее время усердно работают над определением долгосрочных неблагоприятных последствий для здоровья накопленного ущерба от космических лучей и пытаются разработать системы для снижения риска, такие как проектирование капсул, в которых груз действует как щит от космических лучей для людей-астронавтов.
защищен в центре.
Несмотря на то, что космические лучи обычно мешают, без них эволюция жизни была бы невозможна. Это и есть цель исследований Глобус, поскольку она изучает роль, которую космические лучи играют в жизни. «Космические лучи вызывают мутации, поэтому космические лучи связаны со способностью эволюционировать», — сказала она.
На связь между космическими лучами и эволюцией долгое время не обращали внимания, но она быстро вызывает интерес в самых разных областях. Например, «мы не понимаем переход от неживого к жизни», особенно тот факт, что 19 из 20 природных аминокислот, вырабатываемых живыми организмами, обладают гомохиральностью, то есть они структурно устроены так, что их нельзя наложить друг на друга. изображение, — сказал Глобус. — Космические лучи могут сыграть свою роль на этом этапе». научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Круз.
Дополнительные ресурсы
- Прочтите «Как умереть в космосе: путешествие сквозь опасные астрофизические явления» (Pegasus Books, 2020) Пола М.
Саттера (автора этой статьи!). - Посмотрите это короткое видео о космических лучах, снятое Школой физики и астрономии Университета Монаша.
- Послушайте этот выпуск Radiolab, в котором рассказывается о воздействии космических лучей на жителей Земли.
Саттера (автора этой статьи!).Пол М. Саттер — профессор-исследователь в области астрофизики в Университете Стоуни-Брук Университета штата Нью-Йорк и Институте Флэтайрон в Нью-Йорке. Он регулярно появляется на телевидении и в подкастах, в том числе «Спросите космонавта». Он является автором двух книг: «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», а также регулярно публикуется на Space.com, Live Science и других ресурсах. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего прошел стажировку в Триесте, Италия.
опасных космических лучей пройдут рядом с Землей «сегодня ночью»?
Слухи об опасных космических лучах, прошедших мимо Земли «сегодня ночью», в основном идентичные по формулировкам, неуклонно накапливаются в нашей почте уже более года.
Предупреждение, которое существует по крайней мере с 2014 года и чья вечность обеспечивается отсутствием конкретных дат или обсуждением часовых поясов, обычно формулируется так:
.
ОЧЕНЬ СРОЧНО! Сегодня вечером с 00:30 до 03:30 не забудьте выключить телефон, сотовую связь, планшет и т. д. и убрать подальше от тела! Сингапурское телевидение объявило в новостях! Пожалуйста, расскажите своей семье и друзьям! Сегодня с 12:30 до 3:30 на нашей Планете будет очень высокая радиация! Космические лучи пройдут близко к Земле, поэтому, пожалуйста, выключите свой мобильный телефон! Не оставляйте устройство близко к телу, это может привести к ужасным повреждениям! Проверьте Google и NASA BBC News! Отправьте это сообщение всем людям, которые важны для вас! Спасибо
Точно так же неточна и наука, задействованная в предупреждении. Когда астрономы обсуждают космические лучи, они почти всегда имеют в виду протоны высокой энергии из-за пределов нашей Солнечной системы, которые движутся почти со скоростью света и, как считается, выбрасываются при взрыве сверхновой звезды.
Однако иногда этот термин также включает частицы высокой энергии от Солнца, как описано астрономом Калифорнийского технологического института Ричардом Мьюальдтом:
.
Космические лучи представляют собой заряженные частицы высокой энергии, происходящие из космоса, которые движутся почти со скоростью света и поражают Землю со всех сторон. Большинство космических лучей представляют собой ядра атомов, начиная от самых легких и заканчивая самыми тяжелыми элементами периодической таблицы. […] Термин «космические лучи» обычно относится к галактическим космическим лучам, которые исходят из источников за пределами Солнечной системы, распределенных по всей нашей галактике Млечный Путь.
Однако этот термин также стал включать другие классы энергичных частиц в космосе, в том числе ядра и электроны, ускоренные в связи с энергетическими событиями на Солнце (называемые солнечными энергетическими частицами), и частицы, ускоренные в межпланетном пространстве.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Национальное управление по исследованию океанов и атмосферы (НОАА) (среди прочих агентств) постоянно следят за Солнцем на предмет событий, которые могут привести к выбросу солнечных частиц в направлении Земли.
Они делают это не из-за риска для здоровья людей (если вы не астронавт в космосе), а из-за риска, который они могут представлять для электрических сетей и устройств, как описано НАСА:
При столкновении с […] выбросом корональной массы магнитные поля нашей планеты колеблются взад и вперед. Это генерирует электрические токи, радиоволны и ускоряет частицы. По мере изменения атмосферы частоты спутников GPS, которые должны проходить через ионосферу, могут нарушаться, что приводит к ошибкам […] в пару ярдов. Для авиакомпаний, военных операций, транспортных средств фермеров и финансовых транзакций, основанных на GPS, это вмешательство может оказаться разрушительным.
Другой тип солнечного извержения, называемый солнечной вспышкой, может создавать помехи для коротковолновых радиостанций. Эти низкочастотные радиоволны используют ионосферу как зеркало для отражения передач по всему миру; но во время солнечной бури они просто исчезают в небе, не в силах отскочить от атмосферы, столь измененной этими бурями.
Эти события не представляют прямого риска для здоровья людей на поверхности Земли, и поэтому несуществующий риск не будет усугубляться присутствием мобильного телефона рядом с вами. Идея о том, что НАСА отправит предупреждение по этому поводу, опровергается тем фактом, что ни одно предупреждение о солнечной активности с 2010 по 2015 год не содержало никаких указаний о размещении вашего мобильного телефона во время такого события. Кроме того, трехчасовое окно для того, чтобы избегать использования мобильного телефона, бессмысленно, учитывая тот факт, что такие события обычно нарушают наше магнитное поле на более длительный период времени.
Если, однако, предупреждение относилось к более классическому определению космических лучей — высокоэнергетическим (в основном) протонам, образующимся при взрывах сверхновых, — тогда предупреждение имеет еще более шаткую научную основу. Это потому, что космическое излучение, которое распространяется повсюду и отклоняется любым магнитным полем, с которым оно сталкивается, нелегко связать с одним источником.
На самом деле ученые окончательно доказали, что космические лучи исходят от сверхновых только в 2013 году, несмотря на подозрения, существовавшие столетие назад. Космическое излучение — это медленно меняющийся фоновый процесс, не требующий никаких действий с вашей стороны.
Единственным возможным источником острого всплеска космического излучения может быть поток частиц, выброшенных непосредственно на Землю в результате близкого взрыва сверхновой. Вдобавок к тому факту, что такое событие, вероятно, будет предупреждать десятилетия и, следовательно, делает маловероятным эксклюзивную сенсацию Сингапурского телевидения, также нет звезд, достаточно близких к нам и достаточно близких к концу своего жизненного цикла, чтобы произвести такое событие, согласно НАСА:
По оценкам астрономов, в нашей галактике в среднем каждое столетие взрывается одна или две сверхновые звезды. Но чтобы озоновый слой Земли пострадал от взрыва сверхновой, взрыв должен произойти на расстоянии менее 50 световых лет.
Все близлежащие звезды, способные стать сверхновыми, находятся намного дальше.С точки зрения воздействия на здоровье людей на земле, это фоновое космическое излучение, аналогичное солнечному излучению, не представляет непосредственного вреда и не может считаться опасным для здоровья, только если вы не подвергаетесь хроническому воздействию более высоких уровней радиации в полярных регионах, в соответствии с в NOAA:
Когда эти частицы попадают в атмосферу, образуются большие потоки вторичных частиц, некоторые из которых даже достигают земли. Эти частицы представляют небольшую угрозу для людей и систем на земле […]. Собственное магнитное поле Земли также защищает Землю от этих частиц, в значительной степени отклоняя их от экваториальных областей, но практически не обеспечивая защиты вблизи полярных регионов […]. Этот постоянный поток частиц GCR в высоких широтах может привести к повышенному радиационному облучению экипажей и пассажиров в высоких широтах и на высоких высотах.
Поскольку это идентичное предупреждение было размещено в Интернете в течение многих лет и поскольку ни одна из интерпретаций текста предупреждения не имеет научного смысла, мы оцениваем это утверждение как ложное.
Что такое космические лучи? Почему они важны? |
Космические лучи представляют собой заряженные субатомные частицы, которые постоянно падают на Землю со всех сторон.
«Их называют лучами, но на самом деле это частицы, — объясняет Стефан Вестерхофф, профессор физики в Университете Висконсин-Мэдисон, — и они бывают самых разных энергий. При низких энергиях их очень много. При высоких энергиях они очень редки».
Обнаружение происхождения высокоэнергетических космических лучей было граалем физики с момента их открытия.
Космические лучи впервые привлекли внимание ученых вскоре после открытия в 1896 году радиоактивности таких химических элементов, как уран. Ионизацию воздуха — атмосферное электричество — сначала ошибочно приписывали радиоактивным элементам на Земле.
Австрийский физик Виктор Гесс на воздушном шаре, который он использовал, чтобы определить, что энергичные частицы, обнаруженные в воздухе, пришли из космоса.
Однако это представление было развеяно в 1912 году, и родилась область физики космических лучей, когда австрийский физик Виктор Гесс с большим личным риском поднял устройства, известные как электрометры, высоко в атмосферу на свободно плавающем водородном шаре для измерения скорость ионизации при увеличении высоты. На высоте более 17 000 футов Гесс обнаружил, что скорость ионизации почти в четыре раза выше, чем на уровне земли, продемонстрировав, что ионы, несущиеся по воздуху, имеют внеземное происхождение.
После открытия Гессом космического излучения, за которое он получил Нобелевскую премию в 1936 году, следующим вопросом для новой области физики космических лучей стал вопрос: из чего состоят частицы и как их создает природа? Откуда они?
Ученые теперь знают, что большинство высокоэнергетических частиц, прилетающих из космоса, — это протоны — атомные ядра водорода, самого распространенного элемента во Вселенной.
Гелий и большинство других элементов также представлены в смеси космических лучей, но в гораздо меньшей степени, чем водород.
К 1930-м годам космические лучи стали важным окном для частиц меньше атома. Когда космические лучи достигают Земли, они могут сталкиваться с ядрами атомов в атмосфере, создавая поток из миллиардов вторичных частиц. Пока люди не построили первые ускорители частиц в 1950-х годах, космические лучи были единственным способом изучения частиц меньше атома. Частицы, падающие на Землю в результате космических лучей, и растущая способность науки обнаруживать и анализировать разнообразие вторичных частиц в потоках привели к ряду важных открытий. Позитроны, мюоны, пионы, каоны и другие вещества были отсортированы из субатомного беспорядка, начиная с XIX века.30-х, добавляя к растущему зоопарку частиц.
Vandenbroucke
Но выяснить, откуда берутся космические лучи, — более сложная задача, потому что по мере того, как заряженные частицы пролетают в космосе, их траектории искажаются мощными магнитными полями, засоряющими межзвездное и межгалактическое пространство.
Короче говоря, нет прямого пути обратно к такому источнику, как фотон звездного света, который предоставляет астрономам, отмечает профессор физики Университета Вашингтона в Мэдисоне Джастин Ванденбрук.
Таким образом, обнаружение того, откуда берутся более энергичные космические лучи, было граалем физики с момента их открытия. Подозреваемые источники включают в себя некоторые из самых жестоких явлений во Вселенной, объекты, которые действуют как массивные ускорители — гораздо более мощные, чем какие-либо на Земле, — чтобы отправлять частицы, летящие через Вселенную со скоростью света. Наиболее распространенные низкоэнергетические космические лучи исходят от Солнца в виде потока заряженных частиц, явление, известное как солнечный ветер. Ученые считают, что космические лучи с самой высокой энергией могут исходить от остатков сверхновых, гамма-всплесков, сталкивающихся галактик и класса объектов, известных как активные галактические ядра, ядра черных дыр массивных галактик.
«Космические лучи самых высоких энергий являются внегалактическими, — говорит Ванденбрук, — и, исходя из измерений IceCube, мы думаем, что блазары — не единственный их источник».
Блазары, тип объектов, идентифицированных обсерваториями IceCube, MAGIC и Fermi как первый идентифицированный внегалактический источник космических лучей, являются типом активных галактических ядер. Их отличают двойные струи энергии и материи, вырывающиеся подобно лазеру из полюсов быстро вращающейся сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Когда струя активного галактического ядра направлена прямо на Землю, это классифицирует объект как блазар. Более того, джеты иногда вспыхивают на период от минут до месяцев, становясь в 10 раз ярче.
Ключом к идентификации блазара как источника космических лучей является нейтрино высоких энергий: почти безмассовая, незаряженная частица, которая, в отличие от космических лучей, движется по прямой линии от места своего происхождения, считается, что относится к тому же типу далеких ускорителей, генерирующих космические лучи.
IceCube, крупнейший в мире детектор частиц, был построен специально для обнаружения нейтрино высоких энергий, генерируемых в ускорителях на расстоянии в миллионы и даже миллиарды световых лет.
Когда нейтрино сталкивается с протоном, он создает мюон, который, в свою очередь, создает полосу бледно-голубого света при прохождении через среду, такую как глубокий антарктический лед, из которого состоит детектор IceCube. Когда такое событие происходит в IceCube или рядом с ним, свет обнаруживается и наносится на карту сеткой из 5160 датчиков обсерватории, окруженной льдом, что обеспечивает указатель на область космоса, где возникло нейтрино. Когда IceCube обнаруживает нейтрино с самой высокой энергией, как это было 22 сентября 2017 года, в течение минуты он автоматически отправляет общественное предупреждение обсерваториям по всему миру, чтобы они смотрели в направлении, откуда пришли нейтрино.
MAGIC, или Большой черенковский телескоп для получения атмосферных и гамма-изображений, и космический телескоп NASA Fermi являются гамма-телескопами. Гамма-лучи являются наиболее энергичным типом фотонов. Глядя в направлении, откуда пришло нейтрино, обнаруженное IceCube, телескопы приблизились к известному блазару, находящемуся в миллиардах световых лет от нас, но менее чем в 0,1 градуса от места, на которое указывало нейтрино, прямое попадание.