O que é radiação na Terra e no espaço – Definição

A radiação está à nossa volta . Dentro, ao redor e acima do mundo em que vivemos. É uma força de energia natural que nos rodeia. É uma parte do nosso mundo natural que está aqui desde o nascimento do nosso planeta. Todas as criaturas vivas, desde o início dos tempos, foram e ainda estão sendo expostas a radiação ionizante . A radiação ionizante é gerada por reações nucleares , decaimento nuclear , por temperaturas muito altas ou por aceleração de partículas carregadas em campos eletromagnéticos.

Radiação na Terra e no Espaço

Todas as criaturas vivas, desde o início dos tempos, foram e ainda estão sendo expostas a radiação ionizante . Esta radiação não está associada a nenhuma atividade humana. Existem isótopos radioativos em nossos corpos, casas, ar, água e no solo. Todos nós também estamos expostos à radiação do espaço sideral.

Radiação na Terra – Radiação de Fundo Natural

Dividimos todas essas fontes naturais de radiação em três grupos:

• Radiação Cósmica . A radiação cósmica refere-se a fontes de radiação na forma de raios cósmicos que vêm do sol ou do espaço sideral. No nível do solo, os  múons , com energias principalmente entre 1 e 20 GeV, contribuem com cerca de 75% da taxa de dose absorvida no ar livre. O restante vem de elétrons produzidos pelos múons ou presentes na cascata eletromagnética. A dose anual de raios cósmicos  ao nível do mar é de cerca de  0,27 mSv  (27 mrem). Se você mora em elevações mais altas ou é um passageiro frequente de uma companhia aérea, essa exposição pode ser significativamente maior, pois a atmosfera é mais fina aqui. Os efeitos do  campo magnético da Terra  também determinam a dose da  radiação cósmica .
• Radiação Terrestre . Radiação terrestre refere-se a fontes de radiação que estão no solo, na água e na vegetação. Os principais isótopos preocupantes da radiação terrestre são o urânio e os produtos de decomposição do urânio, como tório, rádio e rádon. A taxa de dose média que se origina dos nuclídeos terrestres (exceto a exposição ao radônio) é de cerca de  0,057 µGy / h. Os valores máximos foram medidos na areia de monazita em Guarapari, Brasil (até 50 µGy / hora e em Kerala, Índia (cerca de 2 µGy / hora), e em rochas com alta concentração de rádio em Ramsar, Irã (de 1 a 10 µGy / h). A dose média anual de radiação para uma pessoa do radônio é de cerca de  2 mSv / ano e pode variar em várias ordens de magnitude de um lugar para outro. O radônio é tão importante que geralmente é tratado separadamente.
• Radiação interna . Além das fontes cósmicas e terrestres, todas as pessoas também têm potássio radioativo-40, carbono-14, chumbo-210 e outros isótopos dentro de seus corpos desde o nascimento. A concentração de potássio-40 é quase  estável  em todas as pessoas a um nível de cerca de  55 Bq / kg  (3850 Bq no total), o que corresponde à dose efetiva anual de  0,2 mSv . A dose anual de carbono-14 é estimada em cerca de  12 μSv / ano .

Radiação no espaço

A radiação cósmica  refere-se a fontes de radiação na forma de  raios cósmicos  que vêm do Sol ou do espaço sideral. A Terra sempre foi bombardeada por partículas de alta energia originadas no espaço sideral que geram chuveiros secundários na atmosfera mais baixa. Partículas carregadas (principalmente prótons de alta energia) do sol e do espaço exterior interagem com a atmosfera da Terra e o campo magnético para produzir um  banho de radiação (isto é, chuveiro de ar), tipicamente  radiação beta  e  gama . Se você mora em elevações mais altas ou é um passageiro frequente de uma companhia aérea, essa exposição pode ser significativamente maior, pois a atmosfera é mais fina aqui. Os efeitos do  campo magnético da Terra também determina a dose da  radiação cósmica .

Composição da radiação cósmica

A  radiação cósmica primária  consiste em uma mistura de prótons de  alta energia  (~ 87%),  partículas alfa  (~ 11%),  elétrons de alta energia  (~ 1%) e um traço de núcleos mais pesados ​​(~ 1%). A energia dessas partículas varia entre 10 ⁸  eV e 10 ²⁰  eV. Uma fração muito pequena são partículas estáveis ​​de  antimatéria , como  pósitrons  ou  antiprótons . A natureza precisa dessa fração restante é uma área de pesquisa ativa.

Energia dos Raios Cósmicos

Observou-se que as energias dos raios cósmicos mais energéticos de ultra alta energia (UHECRs) se aproximam de 3 x 10 ²⁰  eV, cerca de 40 milhões de vezes a energia das partículas aceleradas pelo Large Hadron Collider. A origem das partículas de alta energia é do espaço sideral. Supõe-se que partículas com uma energia de até 10 ¹⁵  eV sejam provenientes de nossa própria galáxia, enquanto aquelas com as energias mais altas provavelmente têm uma origem extragalática.

Classificação da radiação cósmica

A radiação cósmica pode ser dividida em diferentes tipos, de acordo com sua origem. Existem três fontes principais dessa radiação:

• Radiação Cósmica Solar . A radiação cósmica solar refere-se a fontes de radiação na forma de partículas de alta energia (predominantemente prótons) emitidas pelo sol, principalmente em eventos de partículas solares (SPEs). A radiação solar é um risco significativo de radiação para naves espaciais e astronautas, também produz taxas de dose significativas em grandes altitudes, mas apenas a radiação mais energética contribui para doses ao nível do solo. Observe que qualquer pessoa que estivesse na superfície da Lua durante uma erupção solar particularmente violenta em 2005 teria recebido uma  dose letal .
• Radiação Cósmica Galáctica . A radiação cósmica galáctica, GCR, refere-se a fontes de radiação na forma de partículas de alta energia originárias fora do sistema solar, mas geralmente de dentro da nossa galáxia Via Láctea. O componente nucleônico consiste então de uma mistura de prótons de alta energia (~ 86%), partículas alfa (~ 12%) e um traço de núcleos mais pesados ​​(~ 1%). Os GCR estão presos no campo magnético galáctico, portanto, provavelmente foram acelerados nos últimos milhões de anos e viajaram muitas vezes pela galáxia. Seu mecanismo de aceleração é incerto, mas um dos mecanismos possíveis é que as partículas sejam aceleradas por ondas de choque que se expandem das supernovas. A energia dessas partículas varia entre 10 ⁸  eV e 10 ²⁰  eV.

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  Radiação dos cinturões de radiação da Terra (cinturões de van Allen ). Os cintos de radiação Van Allen são zonas de partículas de alta energia (especialmente prótons) aprisionadas pelo campo magnético da Terra. A maioria dessas partículas de alta energia se origina do vento solar, capturado e mantido em torno de um planeta pelo campo magnético da terra. O cinto de van Allen é formado como um toro acima do equador. Existem dois cinturões de radiação van Allen, um cinturão interno centralizado a cerca de 3.000 quilômetros e um cinturão externo centralizado a cerca de 22.000 quilômetros da superfície terrestre. Ele contém principalmente prótons energéticos na faixa de 10 a 100 MeV. As naves espaciais que viajam além da órbita baixa da Terra entram na zona de radiação dos cinturões de Van Allen. Além dos cintos, eles enfrentam riscos adicionais de raios cósmicos e eventos de partículas solares. Uma região entre as correias interna e externa de Van Allen fica de dois a quatro raios terrestres e às vezes é chamada de “zona segura”.