Учените обявиха война на космическата радиация. Защо астронавтите не загиват от радиацията в космоса?

Дори и междупланетните полети да бяха реалност, учените все повече твърдят, че все повече опасности дебнат човешкия организъм от чисто биологична гледна точка. Една от основните опасности експертите наричат ​​тежката космическа радиация. На други планети, например на Марс, тази радиация ще бъде такава, че значително ще ускори появата на болестта на Алцхаймер.

„Космическата радиация представлява много сериозна заплаха за бъдещите астронавти. Възможността излагането на космическа радиация да доведе до здравословни проблеми като рак е призната отдавна“, казва Кери О'Баниън, лекар по неврология от Медицински центърв университета в Рочестър. „Нашите експерименти също така надеждно установиха, че силната радиация също провокира ускоряване на промените в мозъка, свързани с болестта на Алцхаймер.

Според учените цялото космическо пространство е буквално пронизано с радиация, докато дебелото земна атмосферапредпазва нашата планета от него. Участниците в краткосрочни полети до МКС вече усещат въздействието на радиацията, въпреки че формално се намират в ниска орбита, където защитният купол на земната гравитация все още работи. Радиацията е особено активна в онези моменти, когато на Слънцето се появяват изригвания с последващи емисии на радиационни частици.

Учените казват, че НАСА вече работи в тясно сътрудничество по различни подходи, свързани със защитата на хората от космическата радиация. Космическата агенция за първи път започна да финансира „радиационни изследвания“ преди 25 години. В момента значителна част от инициативите в тази област са свързани с изследвания как да се предпазят бъдещите марсонавти от тежката радиация на Червената планета, където няма такъв атмосферен купол като на Земята.

Вече експертите казват с много голяма вероятност, че марсианската радиация провокира онкологични заболявания. В близост до астероидите има още по-големи количества радиация. Напомняме, че НАСА планира мисия до астероид с човешко участие за 2021 г., а до Марс не по-късно от 2035 г. Едно пътуване до Марс и обратно, с известно време, прекарано там, може да отнеме около три години.

Както каза НАСА, сега е доказано, че космическата радиация провокира, освен рак, заболявания на сърдечно-съдовата система, опорно-двигателния апарат и ендокринната система. Сега експерти от Рочестър са идентифицирали друг вектор на опасност: изследванията са установили, че високите дози космическа радиация провокират заболявания, свързани с невродегенерация, по-специално те активират процеси, които допринасят за развитието на болестта на Алцхаймер. Експертите също така изследваха как космическата радиация влияе на централната нервна система на човека.

Въз основа на експерименти експертите са установили, че радиоактивните частици в космоса имат в структурата си ядра от железни атоми, които имат феноменална проникваща способност. Ето защо е изненадващо трудно да се защитим срещу тях.

На Земята изследователи извършиха симулации на космическа радиация в американската национална лаборатория Brookhaven на Лонг Айлънд, където се намира специален ускорител на частици. Чрез експерименти изследователите определиха времевата рамка, през която заболяването възниква и прогресира. Досега обаче изследователите са провеждали експерименти върху лабораторни мишки, излагайки ги на дози радиация, сравними с тези, които хората биха получили по време на полет до Марс. След експериментите почти всички мишки са претърпели нарушения във функционирането на когнитивната система на мозъка. Отбелязани са и нарушения във функционирането на сърдечно-съдовата система. Огнища на натрупване на бета-амилоид, протеин, който е сигурен знакпредстояща болест на Алцхаймер.

Учените казват, че все още не знаят как да се борят с космическата радиация, но са уверени, че радиацията е фактор, който заслужава най-сериозно внимание при планирането на бъдещи космически полети.

Такава концепция като слънчева радиация е станала известна доста отдавна. Както показват множество изследвания, той не винаги е отговорен за повишаване на нивото на йонизация на въздуха.

Тази статия е предназначена за лица над 18 години

Навърши ли вече 18?

Космическа радиация: истина или мит?

Космическите лъчи са радиация, която се появява по време на експлозия на свръхнова, както и като следствие от термоядрени реакции в Слънцето. Различна природапроизходът на лъчите също влияе върху основните им характеристики. Космически лъчи, които проникват от космоса отвъд нашето слънчева системамогат условно да се разделят на два вида – галактически и междугалактически. Последният вид остава най-малко проучен, тъй като концентрацията на първична радиация в него е минимална. Тоест, междугалактичното излъчване не е от особено значение, тъй като то е напълно неутрализирано в нашата атмосфера.

За съжаление малко може да се каже за лъчите, дошли при нас от нашата галактика, наречена млечен път. Въпреки факта, че нейният размер надвишава 10 000 светлинни години, всякакви промени в радиационното поле в единия край на галактиката веднага ще отекнат в другия.

Опасностите от радиация от космоса

Пряката космическа радиация е разрушителна за живия организъм, така че нейното въздействие е изключително опасно за хората. За щастие нашата Земя е надеждно защитена от тези космически извънземни от плътен купол на атмосферата. Той служи като отлична защита за целия живот на земята, тъй като неутрализира пряката космическа радиация. Но не напълно. При сблъсък с въздуха той се разпада на по-малки частици йонизиращо лъчение, всяка от които влиза в индивидуална реакция със своите атоми. Така високоенергийното излъчване от космоса се отслабва и образува вторично излъчване. В същото време той губи своята смъртоносност - нивото на радиация става приблизително същото като при рентгеновите лъчи. Но не се тревожете - тази радиация напълно изчезва, докато преминава през земната атмосфера. Каквито и да са източниците на космически лъчи и каквато и сила да имат, опасността за човек, който се намира на повърхността на нашата планета, е минимална. Може да причини само осезаема вреда на астронавтите. Те са изложени на пряка космическа радиация, тъй като нямат естествена защита под формата на атмосфера.

Енергията, освободена от космическите лъчи, влияе предимно върху магнитното поле на Земята. Заредените йонизиращи частици буквално го бомбардират и стават причина за най-красивото атмосферно явление - . Но това не е всичко - радиоактивните частици, поради естеството си, могат да причинят неизправности в различни електроники. И ако през миналия век това не причиняваше много дискомфорт, в наше време това е много сериозен проблем, тъй като най-важните аспекти на съвременния живот са свързани с електричеството.

Хората също са податливи на тези посетители от космоса, въпреки че механизмът на действие на космическите лъчи е много специфичен. Йонизираните частици (т.е. вторичната радиация) влияят на магнитното поле на Земята, като по този начин причиняват бури в атмосферата. Всеки знае, че човешкото тяло се състои от вода, която е много податлива на магнитни вибрации. По този начин космическата радиация засяга сърдечно-съдовата система и причинява лошо здраве на метеочувствителните хора. Това, разбира се, е неприятно, но в никакъв случай не е фатално.

Какво предпазва Земята от слънчевата радиация?

Слънцето е звезда, в чиито дълбини постоянно протичат различни топлинни процеси. ядрени реакции, които са придружени със силни енергийни емисии. Тези заредени частици се наричат ​​слънчев вятър и имат силно влияние върху нашата Земя, или по-скоро върху нейното магнитно поле. Именно с него взаимодействат йонизираните частици, които формират основата на слънчевия вятър.

Според последните изследвания на учени от цял ​​свят, плазмената обвивка на нашата планета играе специална роля в неутрализирането на слънчевия вятър. Това се случва по следния начин: слънчевата радиация се сблъсква с магнитното поле на Земята и се разпръсква. Когато има твърде много от него, плазмената обвивка поема удара и възниква процес на взаимодействие, подобен на късо съединение. Последицата от такава борба може да бъде пукнатини в защитния щит. Но природата е предвидила и това - потоци студена плазма се издигат от повърхността на Земята и се втурват към места с отслабена защита. Така магнитното поле на нашата планета отразява въздействието от космоса.

Но си струва да се посочи фактът, че слънчевата радиация, за разлика от космическата радиация, все още достига до Земята. В същото време не трябва да се притеснявате напразно, защото по същество това е енергията на Слънцето, която трябва да падне върху повърхността на нашата планета в разпръснато състояние. Така той нагрява повърхността на Земята и спомага за развитието на живот върху нея. Следователно си струва ясно да се разграничи различни видоверадиация, защото някои от тях не само нямат отрицателно въздействие, но и са необходими за нормалното функциониране на живите организми.

Въпреки това, не всички вещества на Земята са еднакво податливи на слънчева радиация. Има повърхности, които го абсорбират повече от други. Това са, като правило, подложни повърхности с минимално ниво на албедо (способността за отразяване на слънчевата радиация) - земя, гора, пясък.

По този начин температурата на земната повърхност, както и продължителността на дневните часове, пряко зависят от това колко слънчева радиация се абсорбира от атмосферата. Бих искал да кажа, че по-голямата част от енергията все още достига повърхността на нашата планета, тъй като въздушната обвивка на Земята служи като бариера само за лъчите от инфрачервения спектър. Но UV лъчите се неутрализират само частично, което води до някои кожни проблеми при хора и животни.

Влиянието на слънчевата радиация върху човешкото тяло

При излагане на лъчи от инфрачервения спектър на слънчевата радиация ясно се проявява топлинен ефект. Насърчава вазодилатацията, стимулира сърдечно-съдовата система и активира дишането на кожата. В резултат на това основните системи на тялото се отпускат и се увеличава производството на ендорфини (хормони на щастието), които имат аналгетичен и противовъзпалителен ефект. Топлината също влияе върху метаболитните процеси, като активира метаболизма.

Светлинното излъчване от слънчевата радиация има значителен фотохимичен ефект, който активира важни процеси в тъканите. Този вид слънчева радиация позволява на човек да използва един от най важни системидокосване до външния свят – зрение. Именно на тези кванти трябва да сме благодарни за това, че виждаме всичко цветно.

Важни влияещи фактори

Слънчева радиацияИнфрачервеният спектър също така стимулира мозъчната дейност и е отговорен за психичното здраве на човека. Важно е също, че този вид слънчева енергия влияе върху нашата биологични ритми, тоест по време на фазите на активна дейност и сън.

Без светлинни частици много жизненоважни процеси биха били изложени на риск, което може да доведе до развитие на различни заболявания, включително безсъние и депресия. Също така, при минимален контакт със слънчевата светлина, работоспособността на човек е значително намалена и повечето процеси в тялото се забавят.

Ултравиолетовите лъчи са много полезни за нашето тяло, тъй като задействат и имунологични процеси, тоест стимулират защитните сили на организма. Той е необходим и за производството на порфирит, аналог на растителния хлорофил в нашата кожа. Излишните UV лъчи обаче могат да причинят изгаряния, така че е много важно да знаете как правилно да се предпазите от това по време на периоди на максимална слънчева активност.

Както можете да видите, ползите от слънчевата радиация за нашето тяло са неоспорими. Много хора са силно притеснени дали храната абсорбира този вид радиация и дали е опасно да се ядат замърсени храни. Повтарям - слънчева енергияняма нищо общо с космическата или атомната радиация, което означава, че няма нужда да се страхувате от нея. И би било безсмислено да го избягваме... Все още никой не е търсил начин да избяга от Слънцето.

В близост до Земята нейното магнитно поле продължава да я защитава – дори и отслабено и без помощта на многокилометрова атмосфера. Когато летят близо до полюсите, където полето е малко, астронавтите седят в специално защитено помещение. Но няма задоволително техническо решение за защита от радиация по време на полет до Марс.

Реших да добавя към първоначалния отговор по две причини:

1. на едно място съдържа невярно твърдение и не съдържа вярно
2. само за пълнота (кавички)

1. В коментарите Сузана критикуваОтговорът до голяма степен е верен.

Полето отслабва над магнитните полюси на Земята, както казах. Да, Сузана е права, че е особено голям на ПОЛЮСИТЕ (представете си силовите линии: те се събират точно на полюсите). Но на голяма надморска височина НАД ПОЛЮСИТЕ е по-слаба, отколкото на други места - по същата причина (представете си същите силови линии: слязоха надолу - към полюсите, а на върха почти не останаха). Полето сякаш затихва.

Но Сузанита е права Космонавтите на EMERCOM не се подслоняват в специална стая поради полярните региони: Паметта ми изневери.

Но все пак има място, където се вземат специални мерки(обърках го с полярните региони). Това - над магнитна аномалия в Южния Атлантик. Там магнитното поле „увисва“ толкова много, че радиационният пояс и необходимо е да се вземат специални мерки без никакви слънчеви изригвания. Не можах бързо да намеря цитат за специални мерки, които не са свързани със слънчевата активност, но прочетох за тях някъде.

И разбира се, Самите светкавици заслужават да бъдат споменати: Те също намират убежище от тях в най-защитената стая и не се скитат из цялата станция по това време.

Всички слънчеви изригвания се следят внимателно и информацията за тях се изпраща в контролния център. В такива периоди космонавтите спират работа и се укриват в най-защитените отделения на станцията. Такива защитени сегменти са отделенията на МКС до водните резервоари. Водата задържа вторични частици – неутрони, а дозата радиация се абсорбира по-ефективно.

2. Само цитати и допълнителна информация

Някои цитати по-долу споменават дозата в Сиверт (Sv). За ориентация няколко числа и вероятни ефекти от таблицата в

0-0,25 Св. Няма ефект освен леки промени в кръвта

0,25-1 Св. Радиационни заболявания от 5-10% от облъчените хора

7 Sv ~100% смъртни случаи

Дневната доза на МКС е около 1 mSv (виж по-долу). означава, възможно без специален рисклетят около 200 дни. Важно е и през какъв период от време се приема една и съща доза: приемана за кратко време е много по-опасна от тази, приемана за дълъг период от време. Организмът не е пасивен обект, който просто "натрупва" радиационни дефекти: той също има механизми за "ремонт" и те обикновено се справят с постепенно натрупани малки дози.

При отсъствието на масивния атмосферен слой, който заобикаля хората на Земята, астронавтите на МКС са изложени на по-интензивна радиация от постоянни потоци от космически лъчи. Членовете на екипажа получават радиационна доза от около 1 милисиверт на ден, което е приблизително еквивалентно на радиационната експозиция на човек на Земята за една година. Това води до повишен риск от развитие на злокачествени тумори при астронавтите, както и до отслабена имунна система.

Както показват данни, събрани от НАСА и специалисти от Русия и Австрия, астронавтите на МКС получават дневна доза от 1 милисиверт. На Земята такава доза радиация не може да се получи навсякъде за цяла година.

Това ниво обаче все още е относително поносимо. Трябва обаче да се има предвид, че близките до Земята космически станции са защитени магнитно полеЗемята.

Отвъд нейните граници радиацията ще се увеличи многократно, следователно експедициите в дълбокия космос ще бъдат невъзможни.

Радиацията в жилищните сгради и лабораториите на МКС и Мир е възникнала в резултат на бомбардирането на алуминиевата облицовка на станцията с космически лъчи. Бързите и тежки йони избиха доста неутрони от корпуса.

В момента е невъзможно да се осигури 100% радиационна защита на космическите кораби. По-точно възможно е, но за сметка на повече от значително увеличаване на масата, но точно това е недопустимо

В допълнение към нашата атмосфера, магнитното поле на Земята е защита срещу радиация. Първият радиационен пояс на Земята се намира на около 600-700 км надморска височина. Сега станцията лети на височина около 400 км, което е значително по-ниско... Защита от радиация в космоса е (също – бел.ред.) корпусът на кораб или станция. Колкото по-дебели са стените на кутията, толкова по-голяма е защитата. Разбира се, стените не могат да бъдат безкрайно дебели, защото има ограничения в теглото.

Йонизиращо ниво, фоново радиационно ниво на международно космическа станцияпо-висока от тази на Земята (около 200 пъти – бел.ред.), което прави астронавта по-податлив на йонизиращо лъчение от представителите на традиционно радиационно опасни производства, като напр. ядрената енергияи рентгенова диагностика.

Освен индивидуални дозиметри за астронавтите, станцията разполага и със система за радиационен мониторинг. ... Един сензор е разположен в кабините на екипажа и един сензор в работните отделения с малък и голям диаметър. Системата работи автономно 24 часа в денонощието. ... Така Земята има информация за текущата радиационна обстановка на станцията. Системата за радиационен мониторинг има възможност да издава предупредителен сигнал „Проверете радиацията!“ Ако това се беше случило, тогава на пулта на алармената система щяхме да видим светнал банер със съпътстващ звуков сигнал. За цялото съществуване на космоса международна гаране е имало такива случаи.

В... южноатлантическия регион... радиационните пояси „провисват” над Земята поради съществуването на магнитна аномалия дълбоко под Земята. Космическите кораби, летящи над Земята, сякаш „удрят” радиационните пояси за много кратко време... по орбити, преминаващи през района на аномалията. На други орбити няма радиационни потоци и не създават проблеми на участниците в космическите експедиции.

Магнитната аномалия в южноатлантическия регион не е единственият радиационен „бич“ за астронавтите. Слънчевите изригвания, понякога генериращи много енергични частици..., могат да създадат големи трудности за полетите на астронавтите. Каква доза радиация може да получи един астронавт в случай на пристигане на слънчеви частици на Земята е до голяма степен въпрос на случайност. Тази стойност се определя главно от два фактора: степента на изкривяване на диполното магнитно поле на Земята по време на магнитни бури и параметрите на орбитата на космическия кораб по време на слънчево събитие. ... Екипажът може да има късмет, ако орбитите по време на инвазията на SCR не преминават през опасни зони с висока географска ширина.

Едно от най-мощните протонни изригвания - радиационна буря от слънчеви изригвания, която предизвика радиационна буря близо до Земята, се случи съвсем наскоро - на 20 януари 2005 г. Слънчево изригване с подобна мощност се случи преди 16 години, през октомври 1989 г. Много протони с енергия надхвърляща стотици MeV достигнаха магнитосферата на Земята. Между другото, такива протони са в състояние да преодолеят защита, еквивалентна на около 11 сантиметра вода. Скафандърът на космонавта е по-тънък. Биолозите смятат, че ако по това време астронавтите са били извън Международната космическа станция, тогава, разбира се, ефектите от радиацията биха повлияли на здравето на астронавтите. Но те бяха вътре в нея. Екранирането на МКС е достатъчно голямо, за да защити екипажа от неблагоприятните ефекти на радиацията в много случаи. Това беше случаят по време на това събитие. Както показаха измерванията с радиационни дозиметри, дозата радиация, „уловена“ от астронавтите, не надвишава дозата, която човек получава по време на редовен рентгенов преглед. Космонавтите на МКС получиха 0,01 Gy или ~ 0,01 Sievert... Вярно, толкова малки дози се дължат и на факта, че, както беше написано по-рано, станцията беше на „магнитно защитени“ орбити, което не винаги може да се случи.

Нийл Армстронг (първият астронавт, който ходи на Луната) съобщава на Земята за необичайните си усещания по време на полета: понякога той наблюдава ярки светкавици в очите си. Понякога честотата им достигаше около сто на ден... Учените... стигнаха до извода, че за това са отговорни галактическите космически лъчи. Именно тези високоенергийни частици проникват в очната ябълка и предизвикват Черенков блясък при взаимодействие с веществото, което изгражда окото. В резултат на това астронавтът вижда ярка светкавица. Най-ефективното взаимодействие с материята са не протоните, от които космическите лъчи съдържат повече от всички останали частици, а тежките частици - въглерод, кислород, желязо. Тези частици, имащи голяма маса, губят значително повече от енергията си на единица изминат път, отколкото техните по-леки двойници. Те са отговорни за генерирането на Черенков блясък и стимулирането на ретината - чувствителната мембрана на окото.

По време на далечни космически полети се увеличава ролята на галактическите и слънчевите космически лъчи като радиационно опасни фактори. Смята се, че по време на полет до Марс именно GCR се превръщат в основна радиационна опасност. Полетът до Марс продължава около 6 месеца, като интегралната – обща – доза облъчване от GCR и SCR през този период е няколко пъти по-висока от дозата на облъчване на МКС за същото време. Следователно рискът от радиационни последствия, свързани с космическите мисии на дълги разстояния, се увеличава значително. Така за една година полет до Марс погълнатата доза, свързана с GCR, ще бъде 0,2-0,3 Sv (без защита). Тя може да се сравни с дозата от едно от най-мощните изригвания на миналия век - август 1972 г. По време на това събитие тя е в пъти по-малка: ~0,05 Sv.

Радиационната опасност, създадена от GCR, може да бъде оценена и прогнозирана. Вече е натрупан богат материал за времевите вариации на GCR, свързани със слънчевия цикъл. Това направи възможно създаването на модел, въз основа на който е възможно да се предвиди потокът на GCR за всеки период от време, определен предварително.

Ситуацията с SCL е много по-сложна. Слънчевите изригвания възникват на случаен принцип и дори не е очевидно, че мощни слънчеви събития се случват в години, непременно близки до максимална активност. Поне опитът от последните години показва, че те се случват и по време на затишие.

Протоните от слънчевите изригвания представляват реална заплаха за космическите екипажи на мисии на дълги разстояния. Вземайки отново изригването от август 1972 г. като пример, може да се покаже, чрез преизчисляване на потоците от слънчеви протони в радиационната доза, че 10 часа след началото на събитието, тя надвишава смъртоносната стойност за екипажа на космическия кораб, ако те са били извън кораба на Марс или, да речем, на Луната.

Тук е уместно да си припомним американските полети на Аполо до Луната в края на 60-те и началото на 70-те години. През 1972 г., през август, имаше слънчево изригване със същата мощност като през октомври 1989 г. Аполо 16 кацна след лунното си пътуване през април 1972 г., а следващият, Аполо 17, изстреля през декември. Щастлив екипаж на Аполо 16? Абсолютно да. Изчисленията показват, че ако астронавтите на Аполо са били на Луната през август 1972 г., те биха били изложени на радиационна доза от ~4 Sv. Това е много за спестяване. Освен ако... освен ако бързо не се върне на Земята за спешно лечение. Друг вариант е да отидете до кабината на лунния модул на Аполо. Тук дозата на радиация би била намалена 10 пъти. За сравнение, да кажем, че защитата на МКС е 3 пъти по-дебела от лунния модул на Аполо.

На височините на орбиталните станции (~400 км) дозите на радиация надвишават стойностите, наблюдавани на земната повърхност с ~200 пъти! Основно поради частици от радиационни пояси.

Известно е, че някои маршрути на междуконтинентални самолети минават близо до северния полярен регион. Тази зона е най-слабо защитена от нахлуването на енергийни частици и следователно по време на слънчеви изригвания опасността от излагане на радиация на екипажа и пътниците се увеличава. Слънчевите изригвания увеличават 20-30 пъти дозите на радиация на височината на полета на самолетите.

IN напоследъкНякои екипажи на авиокомпании са информирани, че нахлуването на слънчеви частици е на път да започне. Едно от последните мощни слънчеви изригвания, което се случи през ноември 2003 г., принуди екипажа на Delta на полета Чикаго-Хонконг да се отклони от пътя: да лети до местоназначението си по маршрут с по-ниска ширина.

Земята е защитена от космическата радиация от атмосферата и магнитното поле. В орбита радиационният фон е стотици пъти по-голям, отколкото на повърхността на Земята. Всеки ден астронавт получава доза радиация от 0,3-0,8 милисиверта - приблизително пет пъти повече от рентгенова снимка на гръдния кош. При работа в открития космос излагането на радиация е още по-високо. И в моменти на мощни слънчеви изригвания можете да достигнете 50-дневната норма за един ден на станцията. Не дай си Боже да работиш зад борда в такова време - на едно излизане можеш да избереш дозата, разрешена за цялата ти кариера, която е 1000 милисиверта. IN нормални условиящеше да е достатъчно за четири години - никой никога не е летял толкова дълго. Нещо повече, увреждането на здравето от такова еднократно излагане ще бъде значително по-голямо, отколкото от излагане, продължило с години.

Но ниските околоземни орбити все още са относително безопасни. Магнитното поле на Земята улавя заредени частици от слънчевия вятър, образувайки радиационни пояси. Те имат формата на широка поничка, обграждаща Земята на екватора на височина от 1000 до 50 000 километра. Максималната плътност на частиците се постига на височини от около 4000 и 16 000 километра. Всяко продължително задържане на кораб в радиационните пояси представлява сериозна заплаха за живота на екипажа. Преминавайки ги по пътя към Луната, американските астронавти рискуваха да получат доза от 10-20 милисиверта за няколко часа - колкото за един месец работа в орбита.

При междупланетните полети въпросът за радиационната защита на екипажа е още по-остър. Земята екранира половината от твърдите космически лъчи, а нейната магнитосфера почти напълно блокира потока на слънчевия вятър. В открития космос, без допълнителни защитни мерки, облъчването ще се увеличи с порядък. Понякога се обсъжда идеята за отклоняване на космически частици със силни магнитни полета, но на практика нищо друго освен екраниране все още не е разработено. Частиците на космическата радиация се абсорбират добре от ракетното гориво, което предполага използването на пълни резервоари като защита срещу опасна радиация.

Магнитното поле на полюсите не е малко, а напротив, голямо. Той просто е насочен почти радиално към Земята, което води до факта, че частиците на слънчевия вятър, уловени от магнитни полета в радиационните пояси, при определени условия се движат (утаяват) към Земята на полюсите, причинявайки полярни сияния. Това не представлява опасност за астронавтите, тъй като траекторията на МКС минава по-близо до екваториална зона. Опасността представляват силни слънчеви изригвания от клас M и X с коронални изхвърляния на материя (главно протони), насочени към Земята. Именно в този случай използват астронавтите допълнителни меркирадиационна защита.

Отговор

ЦИТАТ: "... Най-ефективното взаимодействие с материята не са протоните, от които космическите лъчи съдържат повече от всички останали частици, а тежките частици - въглерод, кислород, желязо...."

Моля, обяснете на незнаещите - откъде са се взели частиците въглерод, кислород, желязо в слънчевия вятър (космически лъчи, както пишеш) и как могат да попаднат в веществото, от което е направено окото - през скафандър?

Отговор

Още 2 коментара

Нека обясня... Слънчевата светлина е фотони(включително гама лъчи и рентгенови лъчи, които са проникваща радиация).

Има ли още слънчев вятър. частици. Например електрони, йони, атомни ядра, летящи от и към Слънцето. Там има малко тежки ядра (по-тежки от хелия), защото има малко от тях в самото Слънце. Но има много алфа частици (хелиеви ядра). И по принцип всяко ядро, което е по-леко от желязно, може да пристигне (единственият въпрос е броят на пристигащите). Синтезът на желязо на Слънцето (особено извън него) не отива по-далеч от желязото. Следователно от Слънцето може да дойде само желязо и нещо по-леко (същият въглерод, например).

Космически лъчи в тесен смисъл- Това особено високоскоростни заредени частици(и незаредени обаче), пристигащи извън Слънчевата система (най-вече). И още – проникваща радиация оттам(понякога се разглежда отделно, без да се включва сред „лъчите“).

Сред другите частици, космическите лъчи съдържат ядрата на всякакви атоми(в различни количества, разбира се). Във всеки случай тежките ядра, веднъж попаднали в дадено вещество, йонизират всичко по пътя си(и също - настрана: има вторична йонизация - вече от това, което е избито по пътя). И ако те имат висока скорост (и кинетична енергия), тогава ядрата ще бъдат ангажирани с тази дейност (летене през материята и нейната йонизация) дълго време и няма да спрат скоро. съответно ще прелети през всичко и няма да се отклони от пътя- докато изразходват почти цялата кинетична енергия. Дори ако се блъснат директно в друго гюле (а това се случва рядко), те могат просто да го хвърлят настрани, почти без да променят посоката на движението си. Или не встрани, а ще лети по-нататък горе-долу в една посока.

Представете си кола, която се блъска в друга с пълна скорост. ще спре ли И си представете, че скоростта му е много хиляди километри в час (още по-добре - в секунда!), а силата му позволява да издържи всеки удар. Това е ядрото от космоса.

Космически лъчи в широк смисъл- това са космическите лъчи в тесен план, плюс слънчевия вятър и проникващата радиация от Слънцето. (Е, или без проникваща радиация, ако се разглежда отделно).

Слънчевият вятър е поток от йонизирани частици (главно хелиево-водородна плазма), изтичащи от слънчевата корона със скорост 300-1200 km/s в околното космическо пространство. Той е един от основните компоненти на междупланетната среда.

Много природни явления са свързани със слънчевия вятър, включително явления на космическото време като магнитни бурии полярно сияние.

Понятията „слънчев вятър“ (поток от йонизирани частици, който пътува от Слънцето до Земята за 2-3 дни) и „слънчева светлина“ (поток от фотони, който пътува от Слънцето до Земята средно за 8 минути 17 секунди) не трябва да се бърка.

Поради слънчевия вятър Слънцето губи около един милион тона материя всяка секунда. Слънчевият вятър се състои основно от електрони, протони и хелиеви ядра (алфа частици); ядрата на други елементи и нейонизираните частици (електрически неутрални) се съдържат в много малки количества.

Въпреки че слънчевият вятър идва от външния слой на Слънцето, той не отразява състава на елементите в този слой, тъй като в резултат на процесите на диференциация изобилието на някои елементи се увеличава и някои намалява (FIP ефект).

Космическите лъчи са елементарни частици и атомни ядра, движещи се с високи енергии в космическото пространство[

Класификация според произхода на космическите лъчи:

• извън нашата Галактика
• в Галактиката
• на слънце
• в междупланетното пространство

Извънгалактическите и галактическите лъчи обикновено се наричат ​​първични. Вторичните потоци от частици, преминаващи и трансформиращи се в земната атмосфера, обикновено се наричат ​​вторични.

Космическите лъчи са компонент на естествената радиация (радиационен фон) на земната повърхност и в атмосферата.

Енергийният спектър на космическите лъчи се състои от 43% от енергията на протоните, други 23% от енергията на хелия (алфа частици) и 34% от енергията, пренесена от други частици.

По брой на частиците космическите лъчи са 92% протони, 6% хелиеви ядра, около 1% по-тежки елементи и около 1% електрони.

Традиционно частиците, наблюдавани в космическите лъчи, се разделят на следните групи... съответно протони, алфа частици, леки, средни, тежки и свръхтежки... Особеност на химичния състав на първичното космическо лъчение е аномално високото (няколко хиляди) пъти) съдържание на ядра от група L (литий, берилий, бор) в сравнение със състава на звездите и междузвездния газ. Това явление се обяснява с факта, че механизмът на генериране на космически частици ускорява предимно тежките ядра, които при взаимодействие с протоните на междузвездната среда се разпадат на по-леки ядра.

Отговор

Коментирайте

Комикс за това как учените ще изследват Марс в борбата срещу космическата радиация.

Той разглежда няколко начина за бъдещи изследвания за защита на астронавтите от радиация, включително лекарствена терапия, генно инженерство и технология за хибернация. Авторите също така отбелязват, че радиацията и стареенето убиват тялото по сходни начини и предполагат, че начините за борба с едното може да работят и срещу другото. Статия с бойно мото в заглавието: Viva la radioresistance! („Да живее радиационната устойчивост!“) е публикувана в списание Oncotarget.

„Ренесансът на изследването на космоса вероятно ще доведе до първите човешки мисии до Марс и дълбокия космос. Но за да оцелеят в условията на повишена космическа радиация, хората ще трябва да станат по-устойчиви на външни фактори. В тази статия ние предлагаме методология за постигане на повишена радиоустойчивост, устойчивост на стрес и устойчивост на стареене. Докато работихме по стратегията, събрахме водещи учени от Русия, както и от НАСА, Европейската космическа агенция, Канадския радиационен център и повече от 25 други центъра по света. Радиоустойчивите технологии също ще бъдат полезни на Земята, особено ако „страничният ефект“ е здравословното дълголетие“, коментира Александър Жаворонков, доцент в MIPT.

. " alt="Ще се погрижим радиацията да не попречи на човечеството да завладее космоса и да колонизира Марс. Благодарение на учените ще летим до Червената планета и ще си направим дискотека и барбекю там . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Ще направим така, че радиацията да не попречи на човечеството да завладее космоса и да колонизира Марс. Благодарение на учените ще летим до Червената планета и там ще си направим дискотека и барбекю .

Космосът срещу човека

„В космически мащаб нашата планета е просто малък кораб, добре защитен от космическата радиация. Магнитното поле на Земята отклонява слънчевите и галактическите заредени частици, като по този начин значително намалява нивото на радиация на повърхността на планетата. По време на космически полети на дълги разстояния и колонизиране на планети с много слаби магнитни полета (например Марс) няма да има такава защита и астронавтите и колонистите ще бъдат постоянно изложени на потоци от заредени частици с огромна енергия. Всъщност от това как ще преодолеем този проблем зависи космическото бъдеще на човечеството“, споделя ръководителят на отдела по експериментална радиобиология и радиационна медицина на Федералния медицински биофизичен център на името на А. И. Бурназян, професор от Руската академия на науките, сътрудник на лабораторията за развитие на иновативни лекарстваМФТИ Андреян Осипов.

Човекът е беззащитен срещу опасностите на космоса: слънчева радиация, галактически космически лъчи, магнитни полета, радиоактивната среда на Марс, радиационният пояс на Земята, микрогравитацията (безтегловност).

Човечеството сериозно се е насочило към колонизирането на Марс - SpaceX обещава да достави хора на Червената планета още през 2024 г., но някои съществени проблеми все още не са решени. Така една от основните опасности за здравето на астронавтите е космическата радиация. Йонизиращото лъчение уврежда биологичните молекули, по-специално ДНК, което води до различни заболявания: нервната система, сърдечно-съдовата система и най-вече рак. Учените предлагат да обединят усилията си и, използвайки най-новите постижения в биотехнологиите, да увеличат радиоустойчивостта на човека, така че той да може да завладее необятността на дълбокия космос и да колонизира други планети.

Човешка защита

Тялото има начини да се защити от увреждане на ДНК и да го поправи. Нашата ДНК е постоянно изложена на естествена радиация, както и на реактивни кислородни видове (ROS), които се образуват по време на нормалното клетъчно дишане. Но когато ДНК се поправи, особено в случаи на тежко увреждане, могат да възникнат грешки. Натрупването на увреждане на ДНК се счита за една от основните причини за стареенето, така че радиацията и стареенето са подобни врагове на човечеството. Клетките обаче могат да се адаптират към радиацията. Доказано е, че малка доза радиация може не само да не навреди, но и да подготви клетките да се изправят срещу по-високи дози. Сега международни стандартирадиационната защита не отчита това. Последните изследвания показват, че има определен праг на радиация, под който важи принципът „трудно в тренировките, лесно в битка“. Авторите на статията смятат, че е необходимо да се проучат механизмите на радиоадаптивността, за да се приемат на въоръжение.

Начини за повишаване на радиорезистентността: 1) генна терапия, мултиплексно генно инженерство, експериментална еволюция; 2) биобанкиране, регенеративни технологии, тъканно и органно инженерство, индуцирано клетъчно обновяване, клетъчна терапия; 3) радиопротектори, геропротектори, антиоксиданти; 4) хибернация; 5) деутерирани органични компоненти; 6) медицински подбор на радиорезистентни хора.

Ръководителят на лабораторията по генетика на продължителността на живота и стареенето в MIPT, член-кореспондент на Руската академия на науките, доктор на биологичните науки Алексей Москалев обяснява: „Нашите дългосрочни изследвания на ефектите от ниски дози йонизиращо лъчение върху продължителността на живота на моделни животни са показали, че малки увреждащи ефекти могат да стимулират клетките и собствените защитни системи на тялото (възстановяване на ДНК, протеини на топлинен шок, отстраняване на нежизнеспособни клетки, вроден имунитет). В космоса обаче хората ще се сблъскат с по-голям и по-опасен диапазон от дози радиация. Натрупахме голяма база данни от геропротектори. Получените знания показват, че много от тях функционират по механизма на активиране на резервните способности и повишаване на устойчивостта на стрес. Вероятно подобно стимулиране ще помогне на бъдещите колонизатори на космоса.

Астронавтско инженерство

Освен това радиоустойчивостта е различна при хората: някои са по-устойчиви на радиация, други по-малко. Медицинският подбор на радиорезистентни индивиди включва вземане на клетъчни проби от потенциални кандидати и цялостен анализ на радиоадаптивността на тези клетки. Тези, които са най-устойчиви на радиация, ще летят в космоса. Освен това е възможно да се проведат проучвания за целия геном на хора, живеещи в райони с високо нивофонова радиация или тези, които са изложени на нея по професия. Геномните различия на хората, които са по-малко податливи на рак и други заболявания, свързани с радиацията, могат в бъдеще да бъдат изолирани и „присадени“ в астронавти с помощта на съвременни методи на генно инженерство, като например редактиране на генома.

Има няколко варианта кои гени трябва да бъдат въведени, за да се увеличи радиорезистентността. Първо, антиоксидантните гени ще помогнат за защитата на клетките от реактивни кислородни видове, произведени от радиация. Няколко експериментални групи вече успешно се опитаха да намалят чувствителността към радиация, използвайки такива трансгени. Този метод обаче няма да ви спаси от пряко излагане на радиация, а само от непряко облъчване.

Можете да въведете гени за протеини, отговорни за възстановяването на ДНК. Такива експерименти вече са провеждани - някои гени наистина помогнаха, а някои доведоха до повишена геномна нестабилност, така че тази област очаква нови изследвания.

По-обещаващ метод е използването на радиозащитни трансгени. Много организми (като тардигради) имат висока степенрадиорезистентност и ако разберем какви гени и молекулярни механизми стоят зад това, те могат да бъдат транслирани в хора с помощта на генна терапия. За да убиете 50% от тардиградите, ви е необходима доза радиация 1000 пъти по-голяма от смъртоносната за хората. Наскоро беше открит протеин, за който се смята, че е един от факторите за такава издръжливост - т. нар. щем супресор Dsup. При експеримент с човешка клетъчна линия се оказа, че въвеждането на гена Dsup намалява увреждането с 40%. Това прави гена обещаващ кандидат за защита на хората от радиация.

Комплект за първа помощ на боец

Лекарствата, които повишават радиационната защита на организма, се наричат ​​"радиопротектори". Към днешна дата има само един радиопротектор, одобрен от FDA. Но основните сигнални пътища в клетките, които участват в процесите на сенилни патологии, също участват в отговорите на радиацията. Въз основа на това геропротекторите - лекарства, които намаляват скоростта на стареене и удължават продължителността на живота - могат да служат и като радиопротектори. Според базите данни Geroprotectors.org и DrugAge има повече от 400 потенциални геропротектора. Авторите смятат, че ще бъде полезно да се прегледат съществуващите лекарства за геро- и радиозащитни свойства.

Тъй като йонизиращото лъчение също действа чрез реактивни кислородни видове, редокс абсорберите или, по-просто казано, антиоксиданти като глутатион, NAD и неговия прекурсор NMN, могат да помогнат за справяне с радиацията. Последните изглежда играят важна роля в реакцията на увреждане на ДНК и следователно представляват голям интерес от гледна точка на защита срещу радиация и стареене.

Хипернация в хибернация

Скоро след стартирането на първите космически полети водещият дизайнер на съветската космическа програма Сергей Королев започва да разработва амбициозен проект за пилотиран полет до Марс. Неговата идея беше да постави екипажа в състояние на хибернация по време на дълги космически пътувания. По време на хибернация всички процеси в тялото се забавят. Експериментите с животни показват, че в това състояние се повишава устойчивостта към екстремни фактори: по-ниски температури, смъртоносни дози радиация, претоварвания и др. В СССР проектът Марс беше закрит след смъртта на Сергей Королев. И в момента Европейската космическа агенция работи по проекта Aurora за полети до Марс и Луната, който разглежда варианта за зимен сън на астронавтите. ESA вярва, че хибернацията ще осигури по-голяма безопасност по време на продължителни автоматизирани полети. Ако говорим за бъдещата колонизация на космоса, тогава е по-лесно да се транспортира и защити от радиация банка от криоконсервирани зародишни клетки, отколкото популация от „готови“ хора. Но това очевидно няма да се случи в близко бъдеще и може би дотогава методите за радиозащита ще бъдат достатъчно развити, така че хората да не се страхуват от космоса.

Тежка артилерия

всичко органични съединениясъдържат въглерод-водородни връзки (C-H). Въпреки това е възможно да се синтезират съединения, които съдържат деутерий вместо водород, по-тежък аналог на водорода. Поради по-голямата си маса, връзките с деутерия са по-трудни за прекъсване. Тялото обаче е проектирано да работи с водород, така че ако твърде много водород се замени с деутерий, това може да доведе до лоши последствия. Доказано е при различни организми, че добавянето на деутерирана вода увеличава продължителността на живота и има противоракови ефекти, но повече от 20% деутерирана вода в диетата започва да има токсични ефекти. Авторите на статията смятат, че трябва да се провеждат предклинични изпитвания и да се търси праг на безопасност.

Интересна алтернатива е да се замени не водородът, а въглеродът с по-тежък аналог. 13 C е само 8% по-тежък от 12 C, докато деутерият е 100% по-тежък от водорода - такива промени ще бъдат по-малко критични за тялото. Този метод обаче няма да предпази от разкъсване на N-H и O-H комуникация, които държат ДНК базите заедно. Освен това производството на 13 C в момента е много скъпо. Въпреки това, ако производствените разходи могат да бъдат намалени, заместването на въглерода може да осигури допълнителна защита на хората от космическата радиация.

„Проблемът с радиационната безопасност на участниците в космическите мисии принадлежи към класа на много сложни проблеми, които не могат да бъдат решени в рамките на една научен центърили дори цялата страна. Поради тази причина решихме да съберем специалисти от водещи центрове в Русия и по света, за да научим и консолидираме тяхната визия за начините за решаване на този проблем. По-специално, сред руските автори на статията има учени от FMBC на име. A.I. Burnazyan, Институт по биомедицински проблеми на Руската академия на науките, MIPT и други световноизвестни институции. По време на работата по проекта много от участниците в него се срещнаха за първи път и сега планират да продължат съвместните изследвания, които започнаха“, заключава координаторът на проекта Иван Озеров, радиобиолог, ръководител на групата за анализ на клетъчните сигнални пътища. в стартъпа Insilico в Сколково.

Дизайнер Елена Хавина, пресслужба на MIPT

От появата си на Земята всички организми са съществували, развивали се и еволюирали под постоянно излагане на радиация. Радиацията е също толкова естествена природен феномен, като вятър, приливи и отливи, дъжд и др.

Естественият радиационен фон (NBR) присъства на Земята на всички етапи от нейното формиране. Имаше го много преди живота и тогава се появи биосферата. Радиоактивността и съпътстващата я йонизираща радиация бяха фактор, който повлия сегашно състояниебиосфера, еволюция на Земята, живот на Земята и елементен състав на Слънчевата система. Всеки организъм е изложен на радиационния фон, характерен за дадена област. До 1940 г това е причинено от два фактора: разпадането на радионуклиди от естествен произход, разположени както в местообитанието на даден организъм, както в самото тяло, така и от космическите лъчи.

Източници на естествена (естествена) радиация са космически и естествени радионуклиди, съдържащи се в естествена форма и концентрация във всички обекти на биосферата: почва, вода, въздух, минерали, живи организми и др. Всеки от обектите около нас и самите нас в абсолютния смисъл думите са радиоактивни.

Основната доза радиация за населението глобусполучава от естествени източници на радиация. Повечето от тях са такива, че е абсолютно невъзможно да се избегне излагането на радиация от тях. През цялата история на Земята различни видове радиация проникват до повърхността на земята от космоса и идват от радиоактивни вещества, намиращи се в земната кора. Човек е изложен на радиация по два начина. Радиоактивните вещества могат да бъдат извън тялото и да го облъчват отвън (в този случай говорим за външно облъчване) или могат да попаднат във въздуха, който човек диша, в храната или водата и да попаднат в тялото (този метод на облъчване се нарича вътрешен).

Всеки жител на Земята е изложен на радиация от естествени източници на радиация. Това отчасти зависи от това къде живеят хората. Нивата на радиация на някои места по земното кълбо, особено там, където има радиоактивни скали, са значително по-високи от средните, а на други места са по-ниски. Наземните източници на радиация са колективно отговорни за по-голямата част от експозицията, на която хората са изложени чрез естествена радиация. Средно те осигуряват над 5/6 от годишната ефективна еквивалентна доза, получена от населението, основно поради вътрешно облъчване. Останалото се дължи на космическите лъчи, главно чрез външно облъчване.

Естественият радиационен фон се формира от космическа радиация (16%) и радиация, създадена от радионуклиди, разпръснати в природата, съдържащи се в земната кора, приземния въздух, почвата, водата, растенията, храната, животинските и човешките организми (84%). Техногенният радиационен фон е свързан главно с обработката и транспортирането скали, изгаряне въглища, нефт, газ и други изкопаеми горива, както и тестване ядрени оръжияи ядрена енергия.

Естественият радиационен фон е неразделен фактор заобикаляща среда, което оказва значително влияние върху човешкия живот. Естественият радиационен фон варира значително в различните региони на Земята. Еквивалентната доза в човешкото тяло е средно 2 mSv = 0,2 rem. Еволюционно развитиепоказва, че в естествени фонови условия се осигуряват оптимални условия за живот на хора, животни и растения. Следователно, когато се оценява опасността, причинена от йонизиращо лъчение, важно е да се знае естеството и нивата на експозиция от различни източници.

Тъй като радионуклидите, както всички атоми, образуват определени съединения в природата и в съответствие с техните химични свойства са част от определени минерали, разпределението на естествените радионуклиди в земната кора е неравномерно. Космическото излъчване, както беше споменато по-горе, също зависи от редица фактори и може да се различава няколко пъти. По този начин естественият радиационен фон в различни местаглобусът е различен. Това е свързано с конвенцията на концепцията за „нормален радиационен фон“: с надморска височина фонът се увеличава поради космическа радиация, на места, където гранити или богати на торий пясъци излизат на повърхността, фоновата радиация също е по-висока , и така нататък. Следователно може да се говори само за среден естествен радиационен фон за даден район, територия, държава и т.н.

Средната ефективна доза, получена от жител на нашата планета от природни източници годишно, е 2,4 mSv .

Приблизително 1/3 от тази доза се образува поради външно облъчване (приблизително по равно от космоса и от радионуклиди), а 2/3 се дължи на вътрешно облъчване, тоест естествени радионуклиди, намиращи се вътре в нашето тяло. Средната специфична човешка активност е около 150 Bq/kg. Естественият радиационен фон (външно облъчване) на морското равнище е средно около 0,09 μSv/h. Това съответства на приблизително 10 µR/h.

Космическа радиация е поток от йонизиращи частици, който пада на Земята от космоса. Съставът на космическата радиация включва:

Космическата радиация се състои от три компонента, които се различават по произход:

1) радиация от частици, уловени от магнитното поле на Земята;

2) галактическа космическа радиация;

3) корпускулярна радиация от Слънцето.

Радиация от заредени частици, уловени от магнитното поле на Земята - на разстояние 1,2-8 радиуса на Земята има така наречените радиационни пояси, съдържащи протони с енергия 1-500 MeV (главно 50 MeV), електрони с енергия около 0,1 -0,4 MeV и малко количество алфа частици.

Съединение.Галактическите космически лъчи са съставени главно от протони (79%) и алфа частици (20%), отразяващи изобилието от водород и хелий във Вселената. Сред тежките йони най-висока стойностимат железни йони поради тяхната относително висока интензивност и голям атомен номер.

Произход. Източници на галактически космически лъчи са звездни изригвания, експлозии на свръхнови, ускорение на пулсари, експлозии на галактически ядра и др.

Живот. Животът на частиците в космическата радиация е около 200 милиона години. Задържането на частици възниква поради магнитното поле на междузвездното пространство.

Взаимодействие с атмосферата . Навлизайки в атмосферата, космическите лъчи взаимодействат с атомите на азота, кислорода и аргона. Частиците се сблъскват с електрони по-често, отколкото с ядра, но високоенергийните частици губят малко енергия. При сблъсъци с ядра частиците почти винаги се елиминират от потока, така че отслабването на първичното излъчване се дължи почти изцяло на ядрени реакции.

Когато протоните се сблъскат с ядра, неутроните и протоните се избиват от ядрата и възникват реакции на ядрено делене. Получените вторични частици имат значителна енергия и сами предизвикват същите ядрени реакции, т.е. образува се цяла каскада от реакции, образува се така нареченият широк атмосферен дъжд. Една единствена първична частица с висока енергия може да произведе поток от десет последователни поколения реакции, произвеждащи милиони частици.

Новите ядра и нуклони, които съставляват ядрено-активния компонент на радиацията, се образуват главно в горните слоеве на атмосферата. В долната му част потокът от ядра и протони е значително отслабен поради ядрени сблъсъци и допълнителни йонизационни загуби. На морското равнище той генерира само няколко процента от мощността на дозата.

Космогенни радионуклиди

В резултат на ядрени реакции, протичащи под въздействието на космическите лъчи в атмосферата и отчасти в литосферата, се образуват радиоактивни ядра. От тях най-голям принос за създаването на доза имат (β-излъчватели: 3 H (T 1/2 = 12,35 години), 14 C (T 1/2 = 5730 години), 22 Na (T 1/2 = 2,6 години) - влизайки в човешкото тяло с храна. Както следва от представените данни, най-голям принос за радиацията има въглерод-14. Възрастен консумира ~ 95 kg въглерод годишно с храната.

Слънчевата радиация, състояща се от електромагнитно излъчванедо рентгеновия диапазон, протони и алфа частици;

Изброените видове радиация са първични, те почти напълно изчезват на надморска височина от около 20 km поради взаимодействие с горните слоеве на атмосферата. В този случай се образува вторична космическа радиация, която достига до повърхността на Земята и засяга биосферата (включително и човека). Вторичното излъчване включва неутрони, протони, мезони, електрони и фотони.

Интензивността на космическото излъчване зависи от редица фактори:

Промени в потока на галактическата радиация,

Слънчева активност,

Географска ширина,

Височини над морското равнище.

В зависимост от надморската височина интензивността на космическото излъчване рязко нараства.

Радионуклиди на земната кора.

Дълготрайните (с период на полуразпад от милиарди години) изотопи, които не са имали време да се разпаднат по време на съществуването на нашата планета, са разпръснати в земната кора. Те вероятно са се образували едновременно с образуването на планетите от Слънчевата система (относително краткотрайните изотопи са се разпаднали напълно). Тези изотопи се наричат ​​естествени радиоактивни вещества, което означава тези, които са се образували и постоянно се преобразуват без човешка намеса. При разпадането си те образуват междинни, също радиоактивни, изотопи.

Външни източници на радиация са повече от 60 естествени радионуклида, открити в биосферата на Земята. Естествените радиоактивни елементи се съдържат в сравнително малки количества във всички черупки и ядра на Земята. От особено значение за човека са радиоактивните елементи на биосферата, т.е. тази част от земната обвивка (лито-, хидро- и атмосфера), където се намират микроорганизми, растения, животни и хора.

В продължение на милиарди години е имало постоянен процес радиоактивно разпаданенестабилни атомни ядра. В резултат на това общата радиоактивност на земното вещество и скали постепенно намалява. Относително краткотрайните изотопи се разпадат напълно. Запазени са предимно елементи с период на полуразпад, измерван в милиарди години, както и относително краткотрайни вторични продукти на радиоактивен разпад, образуващи последователни вериги от трансформации, така наречените семейства радиоактивни елементи. В земната кора естествените радионуклиди могат да бъдат повече или по-малко равномерно разпръснати или концентрирани под формата на отлагания.

Естествени (естествени) радионуклиди могат да бъдат разделени на три групи:

Радионуклиди, принадлежащи към радиоактивни семейства (серии),

Други (не принадлежащи към радиоактивни семейства) радионуклиди, които са станали част от земната кора по време на формирането на планетата,

Радионуклиди, образувани под въздействието на космическата радиация.

По време на формирането на Земята радионуклидите, заедно със стабилните нуклиди, също са станали част от нейната кора. Повечето от тези радионуклиди принадлежат към така наречените радиоактивни семейства (серии). Всяка серия представлява верига от последователни радиоактивни трансформации, когато ядрото, образувано по време на разпадането на родителското ядро, също на свой ред се разпада, генерирайки отново нестабилно ядро ​​и т.н. Началото на такава верига е радионуклид, който не се образува от друг радионуклид, но се съдържа в земната кора и биосферата от момента на тяхното раждане. Този радионуклид се нарича предшественик и цялото семейство (серия) е кръстено на него. Общо в природата има три предци - уран-235, уран-238 и торий-232, и съответно три радиоактивни серии - два урана и торий. Всички серии завършват със стабилни изотопи на оловото.

Торият има най-дълъг период на полуразпад (14 милиарда години), така че се е запазил почти напълно след акрецията на Земята. Уран-238 се разпадна до голяма степен, по-голямата част от уран-235 се разпадна, а изотопът нептуний-232 се разпадна напълно. Поради тази причина в земната кора има много торий (почти 20 пъти повече от уран), а уран-235 е 140 пъти по-малко от уран-238. Тъй като предшественикът на четвъртото семейство (нептуний) се е разпаднал напълно след натрупването на Земята, той почти липсва в скалите. Нептуний е открит в уранови руди в незначителни количества. Но неговият произход е вторичен и се дължи на бомбардирането на ядрата на уран-238 от неутроните на космическите лъчи. Сега нептуният се произвежда с помощта на изкуствени ядрени реакции. За един еколог това не представлява интерес.

Около 0,0003% (според различни източници 0,00025-0,0004%) от земната кора е уран. Тоест един кубичен метър най-обикновена почва съдържа средно 5 грама уран. Има места, където това количество е хиляди пъти по-голямо – това са находищата на уран. Един кубичен метър морска вода съдържа около 1,5 mg уран. Това естествено химичен елементе представен от два изотопа -238U и 235U, всеки от които е предшественик на своя собствена радиоактивна серия. По-голямата част от естествения уран (99,3%) е уран-238. Този радионуклид е много стабилен, вероятността от неговия разпад (а именно алфа разпад) е много малка. Тази вероятност се характеризира с период на полуразпад от 4,5 милиарда години. Тоест от формирането на нашата планета количеството му е намаляло наполовина. От това на свой ред следва, че радиационният фон на нашата планета е бил по-висок. Вериги от радиоактивни трансформации, които генерират естествени радионуклиди от урановата серия:

Радиоактивните серии включват както дългоживеещи радионуклиди (т.е. радионуклиди с дълъг период на полуразпад), така и краткотрайни, но всички радионуклиди в серията съществуват в природата, дори тези, които се разпадат бързо. Това се дължи на факта, че с течение на времето е установено равновесие (т.нар. „секуларно равновесие“) - скоростта на разпадане на всеки радионуклид е равна на скоростта на неговото образуване.

Има естествени радионуклиди, които са попаднали в земната кора по време на формирането на планетата и които не принадлежат към серията на уран или торий. На първо място, това е калий-40. Съдържанието на 40 K в земната кора е около 0,00027% (маса), периодът на полуразпад е 1,3 милиарда години. Дъщерният нуклид, калций-40, е стабилен. Калий-40 се намира в значителни количества в растенията и живите организми и има значителен принос към общата доза вътрешно облъчване на хората.

Естественият калий съдържа три изотопа: калий-39, калий-40 и калий-41, от които само калий-40 е радиоактивен. Количественото съотношение на тези три изотопа в природата изглежда така: 93,08%, 0,012% и 6,91%.

Калий-40 се разгражда по два начина. Около 88% от неговите атоми изпитват бета радиация и се превръщат в атоми калций-40. Останалите 12% от атомите, които изпитват К-улавяне, се превръщат в атоми аргон-40. На това свойство на калий-40 се основава калиево-аргоновият метод за определяне на абсолютната възраст на скалите и минералите.

Третата група естествени радионуклиди се състои от космогенни радионуклиди. Тези радионуклиди се образуват под въздействието на космическа радиация от стабилни нуклиди в резултат на ядрени реакции. Те включват тритий, берилий-7, въглерод-14, натрий-22. Например ядрени реакции на образуване на тритий и въглерод-14 от азот под въздействието на космически неутрони:

Въглеродът заема специално място сред естествените радиоизотопи. Естественият въглерод се състои от два стабилни изотопа, сред които преобладава въглерод-12 (98,89%). Останалото е почти изцяло въглерод-13 (1,11%).

В допълнение към стабилните изотопи на въглерода са известни още пет радиоактивни. Четири от тях (въглерод-10, въглерод-11, въглерод-15 и въглерод-16) имат много кратък полуживот (секунди и части от секундата). Петият радиоизотоп, въглерод-14, има период на полуразпад от 5730 години.

В природата концентрацията на въглерод-14 е изключително ниска. Например в съвременните растения има един атом от този изотоп за всеки 10 9 атома въглерод-12 и въглерод-13. Въпреки това, с появата атомни оръжияИ ядрена технологиявъглерод-14 се произвежда изкуствено чрез взаимодействието на бавни неутрони с атмосферен азот, така че количеството му непрекъснато нараства.

Има известна конвенция относно това какъв фон се счита за „нормален“. Така, при „планетарна средна” годишна ефективна доза на човек от 2,4 mSv, в много страни тази стойност е 7-9 mSv/година. Тоест от незапомнени времена милиони хора са живели в условия на естествени дозови натоварвания, които са няколко пъти по-високи от средностатистическите. Медицинските изследвания и демографската статистика показват, че това не се отразява на живота им по никакъв начин, няма никакъв отрицателно влияниевърху тяхното здраве и здравето на тяхното потомство.

Говорейки за условността на понятието „нормален“ естествен фон, можем да посочим и редица места на планетата, където нивото на естествената радиация надвишава средностатистическото не само няколко пъти, но и десетки пъти (таблица); десетки и стотици хиляди жители са изложени на това въздействие. И това също е норма, това също не засяга здравето им по никакъв начин. Освен това много райони с повишен радиационен фон са били места за масов туризъм (морски брегове) и признати курорти (Кавказки минерални води, Карлови Вари и др.) от векове.