什么是宇宙射线?
所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。1912年,德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中,发现电离室内的电流随海拔升高而变大,从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的,于是有人为之取名为“宇宙射线”。
宇宙射线还存在着转化、簇射的过程。除中微子外,几乎所有的高能宇宙射线,在穿过大气层时都要与大气中的氧、氮等原子核发生碰撞,并转化出次级宇宙线粒子,而超高能宇宙线的次级粒子又将有足够能量产生下一代粒子,如此下去,一级一级的转化,将会产生一个庞大的粒子群。1938年,法国人奥吉尔在阿尔卑斯山观测发现了这一现象,并将其命名为“广延大气簇射”。
时至今日,宇宙射线的研究已逐渐成为了天体物理学研究的一个重要领域,许多科学家都试图解开宇宙射线之谜。可是一直到现在,人们都并没有完全了解宇宙射线的起源。一般的认为,宇宙射线的产生可能与超新星爆发有关。对此,一部分科学家认为,宇宙射线产生于超新星大爆发的时刻,“死亡”的恒星在爆发之时放射出大能量的带电粒子流,射向宇宙空间;另一种说法则认为宇宙射线来自于爆发之后超新星的残骸。
不管最终的定论将会如何,科学家们总是把极大的热情投入到宇宙射线的研究中去。关于为什么要研究宇宙射线,罗杰·柯莱在其著作《宇宙飞弹》作出了精辟的阐释:
“宇宙射线的研究已变成天体物理学的重要领域。尽管宇宙射线的起源至今未能确定,人们已普遍认为对宇宙射线的研究能获得宇宙绝大部分奇特环境中有关过程的大量信息:射电星系、类星体以及围绕中子星和黑洞由流入物质形成的沸腾转动的吸积盘的知识。我们对这些天体物理学客体的理解还很粗浅,当今宇宙射线研究的主要推动力是渴望了解大自然为什么在这些天体上能产生如此超常能量的粒子。”
出于对宇宙射线研究的重视,世界各国纷纷投入资金与设备对其展开研究。前苏联、日本、中国、美国、法国等国家相继建立了宇宙射线观测站。虽然宇宙射线的起源尚无定论,但科学家们仍然逐步了解了宇宙射线的种种特性,以及对地球和人类环境的影响。
虽然当宇宙射线到达地球的时候,会有大气层来阻挡住部分的辐射,但射线流的强度依然很大,很可能对空中交通产生一定程度的影响。比方说,现代飞机上所使用的控制系统和导航系统均有相当敏感的微电路组成。一旦在高空遭到带电粒子的攻击,就有可能失效,给飞机的飞行带来相当大的麻烦和威胁。
延伸阅读
宇宙射线波长最短极限?
波长最短极限的是g射线,其波长小于0。01纳米(10亿分之一米),每个g射线光子的能量是可见光光子的100万倍,是能量最大的电磁辐射。中子星(脉冲星)、类星体、遥远星系大爆炸和物质、反物质湮灭等会产生g射线;
X射线,波长在0。
01~10纳米之间。恒星、星系、类星体和黑洞附近的温度100万~1亿°C的热气体会发射X射线;
紫外线,波长在10~390纳米之间。
炽热的恒星发射紫外线,正是紫外线将它们的大部分能量辐射出来;
可见光,波长在390~700纳米之间,是肉眼唯一能看到的电磁辐射,绝大多数恒星都发射可见光,叫光辐射;
红外线,波长在700纳米~1毫米之间,温度在1000°C以下、绝对零度以上的物体都发射红外线,又叫热辐射;
射电波(即无线电波),又叫射频电波,波长在1毫米~1000米之间,许多恒星(包括脉冲星)、活动星系、超新星遗迹,以及宇宙大爆炸本身都发射射电波。
宇宙射线的历史起源有哪些呢?
所谓宇宙射线,是来自宇宙中的一种带电粒子流,具有相当大的能量。1912年,德国科学家韦克多·汉斯试着去测定空气中的电离度,他做了一个实验,带着电离室乘气球升空,在这个实验过程中他发现随着海拔的不断升高,电离室内的电流也在不断的变大,从而认为电流是由一种射线产生的,这个射线来自地球以外,而且穿透性极强。于是有人就将它取名为“宇宙射线”。
太阳系是围绕着银河系运行的,在运行过程中针对银河系中心的位置就会不断发生位移,经过6200万年就会到达一次距离银河系中心的最远点。
而整个银河系也是在包围着它的热气体中不断运行的,每秒约200千米。银河系并不是我们所想的那样圆滑,其实它是扁平的。科学家们解释,当银河系的北面或前面与周围的热气摩擦时就会产生宇宙射线。尽管这样认为,目前人类仍然不能准确地说出宇宙射线是从哪里来的,是怎样产生的,它们无偿地为地球带来了宇宙空间环境的宝贵信息。
科学家通过接收这些射线,认识和研究它们的起源,从而了解宇宙环境的演化变幻。因此,宇宙射线的研究现已成为天体物理学研究的一个重要对象,许多科学家都试图解开宇宙射线之谜。可是一直到现在,人们还是不能完全解释宇宙射线的起源。
一般科学家们认为,宇宙射线的产生可能与超新星爆发有关,来自遥远的活动星系。
对此,他们认为,宇宙射线产生于超新星大爆发的时刻,将要“死亡”的恒星在爆发之时放射出大能量的带电粒子流,射向宇宙空间。
还有的认为宇宙射线也可能来自于爆发之后超新星的残骸。
宇宙射线包括哪些射线?
在宇宙中,严格意义上讲,在宇宙整体上,并不是绝对的真空。宇宙中存在众多由各种不同元素构成的碎块,甚至还存在人类活动留下的太空拉圾,(如废弃了的太空飞行物的碎快)当然名种天体就更不用说了。
宇宙中还存在各种射线。如阿尔发射线(氮核流),贝它射线(电子流),伽玛射线(光子流),伦琴射线,还存在众多带电粒子流。
宇宙中有哪些射线?
所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。宇宙线主要是由质子、氦核、铁核等裸原子核组成的高能粒子流;也含有中性的珈玛射线和能穿过地球的中微子流。
只要是宇宙射线,这些粒子是带电的,比如α粒子,当他们进入磁场的时候会受到洛伦兹力的作用,产生的结果是这些粒子沿着地球的磁力线运动,从而被引导到两级从而阻挡了宇宙线。应该都能阻挡。
宇宙射线有几种?
来自宇宙空间的高能粒子流。宇宙射线分为两类:
一是原宇宙线,是来自地球以外的高能带电粒子,其中约有91.5%是质子,7.8%是氦核(α粒子),其余是碳(C)、氮(N)、氧(O)及铁(Fe)等重原子核,能量极高,可达1020电子伏特以上。
二是次级宇宙射线,由于宇宙射线进入大气层空气中原子核发生碰撞,引起核的分裂并产生一系列其他粒子,通过这些粒子与周围物质的相互作用及自身的转变,形成次级宇宙射线,其成分中有一半以上是μ子,这部分射线穿透本领很大,能透入深水和地下,称“硬性部分”。
另一部分主要是电子和光子,穿透本领较小,称“软性部分”。由于初级宇宙射线能量极高,生物到大气层外时,就可能受到它的伤害或影响,同时它能引起许多目前无法用人工实现的核反应和基本粒子转变过程。
又因为它可能与太阳和某些恒星的活动以及各种地球物理现象有密切关系,故对宇宙射线的研究意义重大。
宇宙中有哪些射线,会对人造成什么伤害?
人类面临的最大辐射危害是来自于自然界,据美国科学家研究证明,美国平均每人每年受到来自自然界的辐射是350毫雷姆(人体积聚辐射的单位),其中仅来自宇宙射线的辐射就有40毫雷姆。
所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。目前,人类仍然不能准确说出宇宙射线是由什么地方产生的,但普遍认为它们可能来自超新星爆发或者来自遥远的活动星系。
宇宙射线辐射产生的危害
1.可导致儿童智力残缺;
2.极可能是造成儿童患白血病,长期处于高辐射量的环境中,会使血液、 淋巴液和细胞原生质发生改变;
3.能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。辐射污染会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能 ,严重的还会诱发癌症,并会加速人体的癌细胞增殖;
4.高剂量的辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场,使人体内原有的电磁场发生异常。
经过研究,有美国科学家认为,宇宙射线很有可能与生物物种的灭绝与出现有关。他们认为,某一阶段突然增强的宇宙射线很有可能破坏地球的臭氧层,并且增加地球环境的放射性,导致物种的变异乃至于灭绝。另一方面,这些射线又有可能促使新的物种产生突变,从而产生出全新的一代。