Was ist Strahlung auf der Erde und im Weltraum – Definition

Strahlung ist überall um uns herum . In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, die seit der Geburt unseres Planeten hier ist. Alle Lebewesen waren und sind seit jeher ionisierender Strahlung ausgesetzt . Ionisierende Strahlung wird durch Kernreaktionen , Kernzerfall , durch sehr hohe Temperaturen oder durch Beschleunigung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern erzeugt.

Strahlung auf der Erde und im Weltraum

Alle Lebewesen waren und sind seit jeher ionisierender Strahlung ausgesetzt . Diese Strahlung ist mit keiner menschlichen Aktivität verbunden. Es gibt radioaktive Isotope in unserem Körper, in Häusern, in der Luft, im Wasser und im Boden. Wir alle sind auch Strahlung aus dem Weltraum ausgesetzt.

Strahlung auf der Erde – natürliche Hintergrundstrahlung

Wir teilen alle diese natürlichen Strahlungsquellen in drei Gruppen ein:

• Kosmische Strahlung . Kosmische Strahlung bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von kosmischen Strahlen, die von der Sonne oder aus dem Weltraum kommen. In Bodennähe tragen die  Myonen mit Energien, die meist zwischen 1 und 20 GeV liegen, etwa 75% zur absorbierten Dosisrate in freier Luft bei. Der Rest stammt von Elektronen, die von den Myonen erzeugt werden oder in der elektromagnetischen Kaskade vorhanden sind. Die jährliche Dosis der kosmischen  Strahlung auf Meereshöhe beträgt etwa  0,27 mSv (27 mrem). Wenn Sie in höheren Lagen leben oder ein häufiger Fluggast sind, kann diese Exposition erheblich höher sein, da die Atmosphäre hier dünner ist. Die Wirkung des  Erdmagnetfeldes  bestimmt auch die Dosis aus der  kosmischen Strahlung .
• Erdstrahlung . Unter terrestrischer Strahlung versteht man Strahlungsquellen im Boden, im Wasser und in der Vegetation. Die Hauptisotope, die für die terrestrische Strahlung von Belang sind, sind Uran und die Zerfallsprodukte von Uran wie Thorium, Radium und Radon. Die durchschnittliche Dosisleistung, die von terrestrischen Nukliden ausgeht (mit Ausnahme der Radonexposition), liegt bei etwa  0,057 µGy / h. Die Maximalwerte wurden an Monazitsand in Guarapari, Brasilien (bis zu 50 µGy / h) und in Kerala, Indien (ca. 2 µGy / h) sowie an Gesteinen mit hoher Radiumkonzentration in Ramsar, Iran (von 1 bis 10 µGy / h) gemessen µGy / Std.) Die durchschnittliche jährliche Strahlendosis für eine Person aus Radon beträgt etwa  2 mSv / Jahr und es kann über viele Größenordnungen von Ort zu Ort variieren. Radon ist so wichtig, dass es normalerweise separat behandelt wird.
• Interne Strahlung . Zusätzlich zu den kosmischen und terrestrischen Quellen haben alle Menschen von Geburt an radioaktives Kalium-40, Kohlenstoff-14, Blei-210 und andere Isotope in ihrem Körper. Die Konzentration von Kalium-40 istbei allen Personen mit einem Gehalt von etwa  55 Bq / kg  (insgesamt 3850 Bq)nahezu  stabil  , was der jährlichen effektiven Dosis von  0,2 mSv entspricht . Die jährliche Dosis von Kohlenstoff-14 wird auf etwa 12 μSv / Jahr geschätzt .

Strahlung im Weltall

Kosmische Strahlung  bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von  kosmischen Strahlen  , die von der Sonne oder aus dem Weltraum kommen. Die Erde wurde schon immer von energiereichen Partikeln aus dem Weltraum bombardiert, die in der unteren Atmosphäre Sekundärpartikelschauer erzeugen. Geladene Teilchen (insbesondere hochenergetische Protonen) von der Sonne und dem Weltraum Interact mit der Atmosphäre der Erde und eine Magnetfeld zu erzeugen  , Dusche von Strahlung (dh Luftdusche), typischerweise  Beta  und  Gammastrahlung . Wenn Sie in höheren Lagen leben oder ein häufiger Fluggast sind, kann diese Exposition erheblich höher sein, da die Atmosphäre hier dünner ist. Die Auswirkungen des  Erdmagnetfeldes bestimmt auch die Dosis aus der  kosmischen Strahlung .

Zusammensetzung der kosmischen Strahlung

Die  primäre kosmische Strahlung  besteht aus einer Mischung von  hochenergetischen Protonen  (~ 87%),  Alpha-Teilchen  (~ 11%),  hochenergetischen Elektronen  (~ 1%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). Die Energie dieser Teilchen liegt zwischen 10 ⁸  eV und 10 ²⁰  eV. Eine sehr kleine Fraktion sind stabile  Antimaterieteilchen wie  Positronen  oder  Antiprotonen . Die genaue Art dieser verbleibenden Fraktion ist ein Bereich aktiver Forschung.

Energie der kosmischen Strahlen

Es wurde beobachtet, dass sich die Energien der energiereichsten kosmischen Strahlen mit ultrahoher Energie (UHECRs) 3 x 10 ²⁰  eV nähern , was etwa dem 40 Millionen-fachen der Energie von Partikeln entspricht, die durch den Large Hadron Collider beschleunigt werden. Der Ursprung der hochenergetischen Teilchen liegt im Weltraum. Es wird angenommen, dass Teilchen mit einer Energie von bis zu etwa 10 ¹⁵  eV aus unserer eigenen Galaxie stammen, während Teilchen mit den höchsten Energien wahrscheinlich einen extragalaktischen Ursprung haben.

Klassifikation der kosmischen Strahlung

Die kosmische Strahlung kann je nach Herkunft in verschiedene Arten unterteilt werden. Es gibt drei Hauptquellen für solche Strahlung:

• Solare kosmische Strahlung . Unter kosmischer Sonnenstrahlung versteht man Strahlungsquellen in Form von energiereichen Teilchen (vorwiegend Protonen), die von der Sonne emittiert werden, hauptsächlich bei Sonnenpartikelereignissen (SPEs). Sonnenstrahlung stellt eine erhebliche Strahlungsgefahr für Raumfahrzeuge und Astronauten dar und erzeugt auch in großen Höhen signifikante Dosisraten, aber nur die energiereichste Strahlung trägt zu Dosen in Bodennähe bei. Beachten Sie, dass jeder, der sich während eines besonders heftigen Sonnenausbruchs im Jahr 2005 auf der Mondoberfläche befunden hatte, eine  tödliche Dosis erhalten hätte .
• Galaktische kosmische Strahlung . Galaktische kosmische Strahlung, GCR, bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von energiereichen Partikeln, die außerhalb des Sonnensystems, aber im Allgemeinen innerhalb unserer Milchstraßengalaxie stammen. Die Nukleonenkomponente besteht dann aus einer Mischung von hochenergetischen Protonen (~ 86%), Alpha-Partikeln (~ 12%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). GCR werden vom galaktischen Magnetfeld eingefangen, daher wurden sie wahrscheinlich in den letzten Millionen Jahren beschleunigt und sind viele Male durch die Galaxie gereist. Ihr Beschleunigungsmechanismus ist ungewiss, aber einer der möglichen Mechanismen besteht darin, dass die Teilchen durch Stoßwellen beschleunigt werden, die sich aus Supernovae ausdehnen. Die Energie dieser Teilchen liegt zwischen 10 ⁸  eV und 10 ²⁰  eV.

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  Strahlung von Erdstrahlungsgürteln ( van Allen-Gürtel ). Van Allen Strahlungsgürtel sind Zonen hochenergetischer Teilchen (insbesondere Protonen), die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden. Die meisten dieser hochenergetischen Teilchen stammen vom Sonnenwind, der vom Magnetfeld dieser Erde erfasst und um einen Planeten gehalten wurde. Der Van-Allen-Gürtel ist wie ein Torus über dem Äquator geformt. Es gibt zwei Van-Allen-Strahlungsgürtel, ein innerer Gürtel ist etwa 3.000 Kilometer und ein äußerer Gürtel etwa 22.000 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt. Es enthält hauptsächlich energetische Protonen im Bereich von 10-100 MeV. Raumschiffe, die sich jenseits der Erdumlaufbahn bewegen, betreten die Strahlungszone der Van-Allen-Gürtel. Über die Gürtel hinaus sind sie zusätzlichen Gefahren durch kosmische Strahlung und Sonnenpartikelereignisse ausgesetzt. Ein Bereich zwischen dem inneren und dem äußeren Van-Allen-Gürtel liegt bei zwei bis vier Erdradien und wird manchmal als „sichere Zone“ bezeichnet.