宇宙の放射線はどこから来て、私たちはそれを観察できますか?


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私は最近、宇宙旅行が「宇宙放射線」の影響を強く受けており、それが人間の宇宙探査に脅威を与えることを読んでいます。

この放射は、太陽のような星から発生したものですか、それとも遍在-それを単に呼びましょう- 特定のソースを持たない空間(宇宙ノイズなど)の「力」ですか?

また、アマチュア天文学者は、この放射を観察できるように、何らかの方法でこの放射を視覚化できますか?

回答:


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宇宙線は、異なる周波数(電磁波、IR、光、UV光、X線、ガンマ線)の電磁放射(光子)と荷電粒子(陽子、電子、場合によっては軽元素のイオン)の両方で構成されます、およびニュートリノのような他のもの。

私たちが地球の周りで遭遇する放射線の大部分は太陽からのものです。なぜなら、それは非常に近く、基本的には大きな放射状の塊だからです。通常、等方性(すべての方向に等しい)放射ソースでは、放射強度は距離の2乗で低下します。つまり、放射線は非常に速く減少します。太陽から2倍遠くに行けば、放射線の4分の1しか得られません。

UVからのEM放射(X線とガンマ線)は、おそらく最も有害です。地球の磁場はこれらの光線から私たちを保護しますが、惑星間移動にはこの利点はありません。X線とガンマ線は、超新星や遠く離れた他の星の天体からも来る可能性がありますが、おそらく宇宙飛行士に影響を与えるにはあまりにもかすかなでしょう。ただし、敏感な特殊な望遠鏡や衛星で拾うことができます。

荷電粒子は、宇宙船およびそれらに搭載された電子機器にとって問題となる可能性がありますが、宇宙飛行士を保護するために、おそらく宇宙船内のシールドによって減衰させることができます。

ニュートリノは他の物質とほとんど相互作用しないので、私は心配する必要はないと思います。

アマチュアとしては、UV以上の検出に問題があります。主に、私たちは磁気圏と大気によってこの種の放射からほとんど遮蔽されているからです。

ただし、オーロラの写真を撮ることで、粒子放射線を検出できます... :)


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ガンマ線バーストについて言及してもらえますか?それらが十分近くに発生した場合、それらも危険になる可能性があります。
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磁気圏は、光子が磁場の影響を受けないため、X線やガンマ線には影響しません。私たちを彼らから守っているのは、UVよりもエネルギーのあるものをほとんど吸収する雰囲気です。一般的に、あなたが信じられないほど不運であり、そこにいる間にGRBが起こった場合を除き、外部UV、x、およびガンマ線は実際には問題ではありません。荷電粒子は宇宙探査の大きな懸念事項です。磁気圏は地球上の粒子から私たちを守り、それらをバンアレンベルトに集めます。
ジョンミーチャム14年

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エネルギーを帯びた物質はすべて放射線を放出します。別の回答で説明されているように、放射は電磁エネルギーまたは粒子で構成されている場合があります。放射線には、電離と非電離の2種類があります。電離放射線は、通過する原子をイオンに変える可能性があるため、人間の健康に有害であるため、私たちが主に危険に懸念しているタイプです。非電離放射線は、熱電離を引き起こすのに十分な熱を生成する場合、依然として危険です。

電離放射線

  • 紫外線(波長10〜125 nm)-地球の大気に吸収されるが、宇宙に存在する電磁放射
  • X線-医療作業で受ける少量では比較的無害ですが、より大きな被曝では有害です
  • ガンマ放射線-核プロセス中に放出される非常に短い波長の電磁放射線
  • アルファ線-単一の粒子(ヘリウム4核)として束縛された2つの陽子と2つの中性子は、低速では皮膚に侵入できませんが、高エネルギーのアルファ粒子は人間の健康に危険をもたらす可能性があります(大気に侵入することはできませんが、宇宙に存在します) )
  • ベータ放射-電子(ベータマイナス)または陽電子(ベータプラス)の場合があり、通常は大気に侵入しませんが、シールドされていない人間の組織に容易に侵入できます
  • 中性子放射-核分裂によって放出される中性子は、非常に危険で、容易にイオン化し、他の物質を放射性にすることさえできます

非電離放射線

  • 紫外線(スペクトルの下部)-非イオン化ですが、人体に何らかの危険な影響を与えるほど高いエネルギーです。
  • 可視光-私たちが見る電磁エネルギー、約380-750 nmの波長
  • 赤外線-私たちが日常的に扱う温度、約700 nmから1 mmの波長でほとんどの物体から放出される電磁エネルギー
  • マイクロ波-1 mm〜1メートルの波長の電磁エネルギー
  • 電波-赤外線より大きい波長の電磁エネルギー

情報を整理し、強化するためのリファレンスとしてウィキペディアを使用しました

宇宙には多くの放射線源があります。すべてのエネルギーが与えられた物質が放射線を放出するからです。星は、ほとんどの種類の放射線を放出する大きな要因です。超新星とブラックホールも放射を発します。最後に、ビッグバン以降、一部の放射線が宇宙全体に伝播しています。宇宙マイクロ波背景(CMB)放射は、初期宇宙を垣間見ることができます。

放射線を観察するには多くの方法があります。従来の望遠鏡は、可視光を取り込んでレンズで増幅する自然な能力を利用しています。アマチュアにとって電波望遠鏡は比較的簡単に手に入れることができます。簡単な電波望遠鏡を作成する方法についての説明を次に示します。近赤外光は、通常の望遠鏡と赤外線フィルムを使用してアマチュアが簡単に観察できますが、これは可視光よりも多くの詳細を提供しません。宇宙からの赤外線の大部分は大気に吸収されます(赤外線望遠鏡の場合)。私たちの大気は粒子放射と同様に私たちを遮蔽するので、UVとより高い放射もアマチュアによって検出するのが難しいでしょう。

賢明な回答者の1人が投稿したように、粒子放射線が上層大気をイオン化するときに生じる驚くべき光の効果を観察できます。粒子放射は通常、地球の磁場によって偏向されますが、極に向かって磁力線に沿って移動することがあります。そのため、粒子放射の光の影響は北極と南極の光として北極圏でのみ観測されます。

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