Ochrana Země před radiací z vesmíru – Toto je velmi důležitá a nedílná součást naší planety. Tím, že nás Země chrání před nebezpečnými a škodlivými účinky kosmického záření, zajišťuje bezpečnost života a rozvoj našeho světa.

Hlavním zdrojem záření z vesmíru je Slunce. Vyzařuje různé druhy záření, jako jsou ultrafialové paprsky, rentgenové záření a gama záření. Ale díky své bohaté atmosféře a magnetickému poli poskytuje Země svou vlastní jedinečnou ochranu proti těmto nebezpečným formám záření.

První obranou Země proti radiaci je její atmosféra. Slouží jako jakýsi štít schopný pohltit významnou část škodlivého záření. Horní vrstvy atmosféry zachycují většinu slunečních ultrafialových paprsků a brání jim v dosažení zemského povrchu. Atmosféra nás navíc chrání před většinou kosmického záření, které proniká zvenčí sluneční soustavy.

Jak je Země chráněna před radiací?

Země je ve vesmíru neustále vystavena záření z různých zdrojů, jako je Slunce, kosmické záření a gama záření.

Naše planeta má však některé přirozené mechanismy, jak se chránit před radiací. Za prvé, zemská atmosféra hraje důležitou roli při blokování určitých typů záření. Ozonová vrstva, která se nachází ve stratosféře, je silným filtrem ultrafialového (UV) záření ze Slunce. Tato vrstva pohlcuje většinu škodlivého UV záření a chrání tak živé organismy na povrchu Země.

Atmosféra navíc obsahuje látky, které mohou absorbovat a rozptylovat další druhy záření. Když se například kosmické záření setká s atmosférou, dochází k jeho rozptylu a absorpci, což snižuje jeho intenzitu na relativně bezpečnou úroveň.

Nejúčinnější ochranou proti záření je ale magnetické pole Země. Země je obklopena magnetickým polem vytvářeným vnitřními proudy vyskytujícími se v jejím jádru. Toto magnetické pole působí jako silný štít, který odklání nabité částice ze slunečního větru a kosmického záření.

Magnetické pole také snižuje dopad gama záření na zemský povrch, protože tyto částice magnetickým polem nepronikají. Záření gama pocházející z jiných zdrojů, např. radioaktivních látek, však není magnetickým polem výrazně ovlivněno a může se dostat až na povrch Země.

Obecně je ochrana Země před zářením složitý proces, který kombinuje působení atmosféry a magnetického pole. Díky těmto mechanismům může lidstvo zůstat na povrchu Země, v relativně bezpečném prostředí, chráněno před extrémní radiací kosmického prostoru.

READ
Jak funguje ořechová kotva?

Kosmické magnetické pole

Kosmické magnetické pole působí jako bariéra, která odklání nabité částice, jako je sluneční vítr, pryč od Země. Pole díky své magnetické síle přitahuje a drží částice v oblasti magnetosféry Země, která se nachází kolem planety.

Kosmické magnetické pole navíc vytváří také radiační pásy, jako jsou Van Allenovy pásy, které jsou zónou vysoké radiační aktivity v blízkosti Země.

Přes ochranný účinek kosmického magnetického pole však není pro záření zcela neprostupný. V některých případech, zejména při silných slunečních erupcích, mohou částice překonat ochranu magnetického pole a dostat se do zemské atmosféry, což může představovat nebezpečí pro elektroniku, kosmické lodě a dokonce i lidské zdraví.

Studium kosmického magnetického pole a jeho vlivu na radiační situaci ve vesmíru je důležitým úkolem vědy. Vědci pracují na vývoji nových metod pro snímání magnetického pole a modelování jeho interakce se zářením, aby bylo možné přesněji předpovídat a chránit před nebezpečnými radiačními událostmi.

Struktura atmosféry

1. Troposféra

Nejnižší vrstva atmosféry se nazývá troposféra. Začíná na povrchu Země a stoupá do výšky asi 12 kilometrů. Většina cloudových událostí se odehrává v této vrstvě. Troposféra obsahuje asi 75 % hmotnosti celé atmosféry a pohlcuje většinu škodlivého ultrafialového záření.

2. Stratosféra

Stratosféra se nachází nad troposférou a sahá do nadmořské výšky asi 50 kilometrů. Tato vrstva obsahuje ozonovou vrstvu, oblast s vysokou koncentrací ozonu. Ozonová vrstva filtruje většinu slunečního ultrafialového záření, čímž chrání živé organismy na Zemi před jeho škodlivými účinky.

3. Mezosféra

Mezosféra je vrstva atmosféry umístěná nad stratosférou. Rozkládá se od 50 do 85 kilometrů. V této vrstvě s výškou klesá teplota. Mezosféra absorbuje část meteorického záření a brání mu v dosažení Země.

4. Termosféra

Termosféra je nad mezosférou a sahá do výšky asi 600 kilometrů. V této vrstvě začne teplota opět stoupat. Termosféra pohlcuje ionizující záření a chrání nás před slunečními erupcemi a dalšími zdroji záření z vesmíru.

5. Exosféra

Nejvyšší vrstva atmosféry se nazývá exosféra. Začíná ve výšce asi 600 kilometrů a sahá daleko za Zemi. V této vrstvě jsou plyny vzácné a přecházejí do vesmíru.

READ
Měl by být lapač tuku naplněn vodou?

Všechny tyto vrstvy atmosféry společně tvoří ochranný štít, který hraje důležitou roli v prevenci škodlivých účinků záření z vesmíru na planetu Zemi.

Každá částice jde do úložiště, celý sloldavashevgvezvaodav

Kromě toho hraje důležitou roli v ochraně před radiací i zemská atmosféra. Horní vrstvy atmosféry obsahují částice, které interagují s kosmickým zářením a zpomalují jeho rychlost. To pomáhá snižovat energii záření, když dopadá na zemský povrch, takže je pro nás méně škodlivé.

Kromě magnetického pole a atmosféry získává Země také dodatečnou ochranu před slunečním zářením díky ozonové vrstvě. Ozonová vrstva se nachází ve stratosféře a obsahuje vysoké koncentrace ozónu, který pohlcuje škodlivé ultrafialové paprsky a chrání nás před jejich účinky.

Všechny tyto mechanismy dohromady poskytují Zemi účinnou ochranu před radiací z vesmíru. Pomáhají nám udržovat planetu bezpečnou a zdravou a každý kousek jde do úložiště, aby nám tuto ochranu poskytl.

Ozónová vrstva

Ozonová vrstva vzniká vlivem ultrafialového záření ze Slunce. Při fotochemických reakcích se molekuly kyslíku (O2) štěpí na jednotlivé atomy, které se pak spojují s jinými molekulami kyslíku za vzniku ozónu (O3).

Umístění ozónové vrstvy Funkce ozonové vrstvy
Stratosféra UV absorpce

Ozonová vrstva je nepropustná pro většinu ultrafialových paprsků, zejména pro extrémně nebezpečné UV-C záření. Může poškodit živé organismy včetně člověka, způsobit popáleniny, rakovinu kůže, sníženou imunitu a další onemocnění.

Ozonová vrstva chrání biosféru před negativními účinky ultrafialového záření a zároveň zachovává zdraví lidí, živých organismů a ekologickou rovnováhu na Zemi. V důsledku antropogenních vlivů, jako jsou emise škodlivých látek a používání látek obsahujících chlór, však dochází k destrukci ozonové vrstvy.

Vnitřní radiační pásy

První pás se nachází ve výšce přibližně 600 až 3 700 kilometrů nad povrchem Země a skládá se převážně z protonů. Druhý pás se nachází ve výšce přibližně 10 000 až 60 000 kilometrů a skládá se převážně z elektronů.

Van Allenovy pásy představují nebezpečí pro kosmické lodě a astronauty, protože vysoká radiační aktivita může poškodit elektroniku a představovat zdravotní rizika. K ochraně vnitřních pásů před zářením se používají speciální materiály, jako je olovo nebo bor, které záření pohlcují.

READ
Co znamená 3fázový 15 kW?

Kromě toho existují speciální bariéry, které chrání elektroniku kosmických lodí před radiací. Tyto bariéry jsou umístěny na kritických místech, například kolem počítačových čipů nebo jiných citlivých zařízení.

Vnitřní pásek Výška nad povrchem Země (km) Struktura
První 600 – 3 700 Protony
Druhý 10 000 – 60 000 Elektrony

Vědci již dlouhou dobu studují vliv záření z vnitřních pásů na lidské tělo, aby vyvinuli účinné metody ochrany cestujících do vesmíru a zajištění bezpečnosti vesmírných misí.

Jsme tak zvyklí na pohodlí, které pro nás na Zemi existuje, že si ho ani nevšimneme a jsme rozmarní – buď je nám příliš chladno, příliš horko, sucho, vlhko, příliš slunečno, příliš oblačno. Ale planeta nás chrání a zachraňuje před mnoha nebezpečími. Z podchlazení, z přehřátí a nakonec z radiace. Jaký druh záření existuje?

Co nás zachraňuje před slunečním a kosmickým zářením?

V roce 1899 Ernest Rutherford experimentálně dokázal, že existují tři druhy radioaktivity. Zavolal je alfa-, beta- и gama- záření.

To se rozhodlo alfa záření – skládá se z kladně nabitých jader helia, beta záření – tok beta částic, tedy elektronů, a gama záření — ultrakrátké elektromagnetické záření (vlnová délka menší než 100 mikrometrů).

Na Zemi je většina zdrojů záření alfa radioaktivní, jejich pozadí v přírodních podmínkách obvykle nepředstavuje ohrožení života. Ale zvenčí na nás dopadají mocné proudy „slunečního větru“ a mocné paprsky kosmického záření.

Radiační pozadí na povrchu Země je 12−15 μR/hod. To je norma. Odkud záření na Zemi pochází?

V hlubinách Země je radioaktivita, žuly magmatického původu produkují asi 25 mikroR/hod.

Radonový plyn, který má alfa radioaktivitu, pochází z hlubin Země spolu s horkými vodami. Plyn neustále vzniká při radioaktivním rozpadu jader uranu a thoria.

Co nás zachraňuje před slunečním a kosmickým zářením?

Vědci zavedli radioaktivitu do lidské civilizace objevením radioaktivního uranu, polonia, radia a dalších. Mnohem více znalostí lidé získali v roce 1945, po explozích prvních atomových bomb.
Foto: Depositphotos

Ale většina světové populace není osobně obeznámena s radiací. A málokdo ví, že naše planeta, její magnetosféra, radiační pásy a ozonová vrstva nás chrání před kosmickým zářením.

Na Zemi totiž z vesmíru dopadá neustálý proud různých záření. Zdroje kosmického záření jsou Slunce a různé vzdálené zdroje.

  • extragalaktické;
  • galaktický;
  • slunečný vítr;
  • záření z mezihvězdného prostoru.
READ
Proč potřebujete dvojitou zásuvkovou krabici?

Z hlediska složení obsahuje kosmické záření 92 % protonů, 6 % částic alfa a po 1 % elektronů a jader těžších prvků.

slunečný vítr – přijatý název pro sluneční záření. Sluneční vítr každou sekundu odnese od Slunce až jeden milion tun hmoty.

Deformace magnetosféry planety hvězdným větrem

Chránit Zemi před radiací je ona magnetosféra, oblast prostoru vytvořená kolem nebeského tělesa, která má magnetické pole, když magnetické pole tělesa vychyluje přicházející proud nabitých částic. Magnetické pole Země vychyluje proud záření řítící se k nám od Slunce a významné části dalšího kosmického záření. Deformace magnetosféry planety hvězdným větrem
Foto: NASA, ru.wikipedia.org

Magnetosféra obsahuje radiační pásy. Vnitřní radiační pás se nachází ve výšce přibližně 4.000 17.000 km, skládá se převážně z vysokoenergetických protonů a vnější, ve výšce přibližně XNUMX XNUMX km, je tvořen vysokoenergetickými elektrony.

A jakékoli meziplanetární stanice a americké lunární expedice musí překonat radiační pásy. Vědci vědí, že intenzita záření v těchto pásech je velmi vysoká, a proto musí být lodě s posádkou i automatické stanice procházející zemskou magnetosférou spolehlivě chráněny před zářením. Předpokládá se, že vrstva hliníku o tloušťce asi 6 mm by měla chránit lidi a/nebo vědecká zařízení před radioaktivními účinky radiačních pásů.

Pokud ale vyletíte za ochranu naší magnetosféry, objeví se mnohem větší nebezpečí. Nedokážeme předpovědět výskyt slunečních erupcí, nevíme, kdy a na jakém místě se lze setkat s kosmickým zářením z hlubin galaxie.

Vědci již dlouho studují sluneční erupce a jejich vliv na pozemský život. Bylo zjištěno, že 4.11.2003. listopadu 8 došlo na Slunci k velmi intenzivní erupci. Pokud by se pozemská posádka v té době nacházela mimo ochranu atmosféry planety, dostali by astronauti během vzplanutí dávku přibližně 80 Rad. To činí přibližně 1 MSv, zatímco v současnosti akceptovaná roční míra na Zemi je 14 MSv/rok. Sluneční erupce 2014. prosince XNUMX: ejecta se odtrhne od povrchu
Foto: NASA, ru.wikipedia.org

Co se stane s expedicí na Mars, pokud budou muset astronauti zažít několik takových vzplanutí během 3-5 let? Podaří se jim vrátit na Zemi živí?

Je zřejmé, že současná radiační ochrana naší kosmické techniky je pro podmínky hlubokého vesmíru zcela nevyhovující. Pokud chceme prozkoumat sluneční soustavu, budeme muset pro naše lodě vymyslet mnohem výkonnější radiační ochranu.

READ
Jak zabezpečit prohlídkovou věž?

Mezinárodní vesmírná stanice

Proč současná kosmonautika tyto problémy nepociťuje? Moderní vesmírné satelity, stejně jako Sojuz, Proton, Atlas a ISS, létají v blízkém vesmíru, pod krytem zemské magnetosféry a jejích radiačních pásů. I když i tam při ročním letu získá kosmonaut dávku záření mnohem větší, než jakou by dostal na Zemi za celý svůj život. Mezinárodní vesmírná stanice
Foto: NASA, ru.wikipedia.org

Bohužel nemůžeme vytvořit obytné prostory ze silné oceli potažené vrstvou olova: v tomto případě by se hmotnost oddílů mnohonásobně zvýšila a výkon rakety by nestačil k jejich vynesení na oběžnou dráhu. A pak, když stanice odletí, na Zemi by spadla obrovská masa, což by mohlo způsobit velké problémy lidem žijícím v tichomořské oblasti.

Takže Tsiolkovského výrok, že „nemůžete žít věčně v kolébce“, je urážlivě pravdivý. Pokud se budeme řídit jeho metaforou, naučili jsme se vylézt z kolébky, ale jen velmi blízko a ne na dlouho. I průzkum sluneční soustavy je záležitostí vzdálené budoucnosti.