Qu’est-ce que le rayonnement sur Terre et dans l’espace – Définition

Le rayonnement est tout autour de nous . Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui est là depuis la naissance de notre planète. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants . Les rayonnements ionisants sont générés par des réactions nucléaires , la décroissance nucléaire , par des températures très élevées ou par l’accélération de particules chargées dans des champs électromagnétiques.

Rayonnement sur Terre et dans l’espace

Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants . Ce rayonnement n’est associé à aucune activité humaine. Il y a des isotopes radioactifs dans notre corps, nos maisons, l’air, l’eau et le sol. Nous sommes tous également exposés aux rayonnements de l’espace.

Rayonnement sur Terre – Rayonnement de fond naturel

Nous divisons toutes ces sources de rayonnement naturel en trois groupes:

• Rayonnement cosmique . Le rayonnement cosmique fait référence aux sources de rayonnement sous forme de rayons cosmiques qui proviennent du soleil ou de l’espace. Au niveau du sol, les  muons , dont l’énergie est principalement comprise entre 1 et 20 GeV, contribuent à environ 75% du débit de dose absorbé dans l’air libre. Le reste provient d’électrons produits par les muons ou présents dans la cascade électromagnétique. La dose annuelle de rayons cosmiques  au niveau de la mer est d’environ  0,27 mSv  (27 mrem). Si vous vivez à des altitudes plus élevées ou si vous êtes un passager fréquent des compagnies aériennes, cette exposition peut être considérablement plus élevée, car l’atmosphère est plus mince ici. Les effets du  champ magnétique terrestre  déterminent également la dose du  rayonnement cosmique .
• Rayonnement terrestre . Le rayonnement terrestre fait référence aux sources de rayonnement présentes dans le sol, l’eau et la végétation. Les principaux isotopes préoccupants pour le rayonnement terrestre sont l’uranium et les produits de désintégration de l’uranium, tels que le thorium, le radium et le radon. Le débit de dose moyen provenant des nucléides terrestres (à l’exception de l’exposition au radon) est d’environ  0,057 µGy / h. Les valeurs maximales ont été mesurées sur du sable de monazite à Guarapari, Brésil (jusqu’à 50 µGy / h et au Kerala, Inde (environ 2 µGy / h), et sur des roches à forte concentration de radium à Ramsar, Iran (de 1 à 10). µGy / h) .La dose de rayonnement annuelle moyenne à une personne provenant du radon est d’environ  2 mSv / an et il peut varier sur plusieurs ordres de grandeur d’un endroit à l’autre. Le radon est si important qu’il est généralement traité séparément.
• Rayonnement interne . En plus des sources cosmiques et terrestres, toutes les personnes ont également des isotopes radioactifs de potassium-40, de carbone-14, de plomb-210 et d’autres à l’intérieur de leur corps depuis leur naissance. La concentration de potassium-40 est presque  stable  chez toutes les personnes à un niveau d’environ  55 Bq / kg  (3850 Bq au total), ce qui correspond à la dose efficace annuelle de  0,2 mSv . La dose annuelle de carbone 14 est estimée à environ  12 μSv / an .

Rayonnement dans l’espace

Le rayonnement cosmique  fait référence aux sources de rayonnement sous forme de  rayons cosmiques  qui proviennent du Soleil ou de l’espace. La Terre a toujours été bombardée par des particules de haute énergie provenant de l’espace extra-atmosphérique qui génèrent des averses de particules secondaires dans la basse atmosphère. Les particules chargées (en particulier les protons de haute énergie) du soleil et de l’espace interagissent avec l’atmosphère et le champ magnétique de la Terre pour produire une  pluie de radiations (c’est-à-dire une douche d’air), généralement  des radiations bêta  et  gamma . Si vous vivez à des altitudes plus élevées ou si vous êtes un passager fréquent des compagnies aériennes, cette exposition peut être considérablement plus élevée, car l’atmosphère est plus mince ici. Les effets du  champ magnétique terrestre détermine également la dose de  rayonnement cosmique .

Composition du rayonnement cosmique

Le  rayonnement cosmique primaire est  constitué d’un mélange de protons de  haute énergie  (~ 87%), de  particules alpha  (~ 11%),  d’électrons de haute énergie  (~ 1%) et d’une trace de noyaux plus lourds (~ 1%). L’énergie de ces particules se situe entre 10 ⁸  eV et 10 ²⁰  eV. Une très petite fraction est constituée de particules stables d’  antimatière , telles que des  positons  ou des  antiprotons . La nature précise de cette fraction restante est un domaine de recherche active.

Énergie des rayons cosmiques

On a observé que les énergies des rayons cosmiques à ultra-haute énergie (UHECR) les plus énergétiques approchent de 3 x 10 ²⁰  eV, environ 40 millions de fois l’énergie des particules accélérée par le Grand collisionneur de hadrons. L’origine des particules de haute énergie provient de l’espace extra-atmosphérique. On suppose que les particules d’une énergie allant jusqu’à environ 10 ¹⁵  eV proviennent de notre propre galaxie, tandis que celles dont les énergies sont les plus élevées ont probablement une origine extragalactique.

Classification du rayonnement cosmique

Le rayonnement cosmique peut être divisé en différents types selon son origine. Il existe trois principales sources de rayonnement:

• Rayonnement cosmique solaire . Le rayonnement cosmique solaire fait référence aux sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie (principalement des protons) émises par le soleil, principalement lors d’événements de particules solaires (SPE). Le rayonnement solaire est un risque de rayonnement important pour les vaisseaux spatiaux et les astronautes, il produit également des débits de dose importants à haute altitude, mais seul le rayonnement le plus énergétique contribue aux doses au niveau du sol. Notez que quiconque avait été à la surface de la Lune lors d’une éruption solaire particulièrement violente en 2005 aurait reçu une  dose mortelle .
• Rayonnement cosmique galactique . Le rayonnement cosmique galactique, GCR, fait référence à des sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire, mais généralement de l’intérieur de notre galaxie de la Voie lactée. La composante nucléonique est alors constituée d’un mélange de protons de haute énergie (~ 86%), de particules alpha (~ 12%) et d’une trace de noyaux plus lourds (~ 1%). Les GCR sont piégés par le champ magnétique galactique, ils ont donc probablement été accélérés au cours des derniers millions d’années et ont voyagé à plusieurs reprises à travers la galaxie. Leur mécanisme d’accélération est incertain, mais l’un des mécanismes possibles est que les particules sont accélérées par des ondes de choc se propageant à partir des supernovas. L’énergie de ces particules se situe entre 10 ⁸  eV et 10 ²⁰  eV.

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  Rayonnement des ceintures de rayonnement de la Terre (ceintures de van Allen ). Les ceintures de radiation Van Allen sont zones de particules de haute énergie (en particulier les protons) piégées par le champ magnétique terrestre. La plupart de ces particules de haute énergie proviennent du vent solaire, qui ont été capturées et maintenues autour d’une planète par le champ magnétique terrestre. La ceinture de van Allen est formée comme un tore au-dessus de l’équateur. Il existe deux ceintures de rayonnement van Allen, une ceinture interne est centrée à environ 3 000 kilomètres et une ceinture externe est centrée à environ 22 000 kilomètres de la surface de la Terre. Il contient principalement des protons énergétiques dans la gamme 10-100 MeV. Les engins spatiaux voyageant au-delà de l’orbite terrestre basse entrent dans la zone de rayonnement des ceintures de Van Allen. Au-delà des ceintures, ils sont confrontés à des risques supplémentaires dus aux rayons cosmiques et aux événements de particules solaires. Une région entre les ceintures intérieure et extérieure de Van Allen se situe entre deux et quatre rayons terrestres et est parfois appelée «zone de sécurité».