Введение - Галактические космические лучи
Конец XIX - начало XX века ознаменовались новыми открытиями в области микромира. После открытия рентгеновских лучей и радиоактивности были обнаружены заряженные частицы, приходящие на Землю из космического пространства. Эти частицы были названы космическими лучами (КЛ).
Датой открытия космических лучей принято считать 1912 год, когда австрийский физик В. Ф. Гесс с помощью усовершенствованного электроскопа измерил скорость ионизации воздуха в зависимости от высоты. Оказалось, что с ростом высоты величина ионизации сначала уменьшается, а затем на высотах свыше 2000 м начинает резко возрастать. Ионизующее излучение, слабо поглощаемое воздухом и увеличивающееся с увеличением высоты, образуется КЛ, падающими на границу атмосферы из космического пространства.
КЛ представляют собой ядра различных элементов, следовательно, являются заряженными частицами. Наиболее многочисленны в КЛ ядра атомов водорода и гелия ( ~85 и ~10 % соответственно). Доля ядер всех остальных элементов таблицы Менделеева не превышает ~5 %. Небольшую часть КЛ составляют электроны и позитроны (менее 1 %).
В процессах, происходящих во Вселенной, КЛ играют важную роль. Плотность энергии КЛ в нашей Галактике составляет ~1 эВ/см3, что сравнимо с плотностями энергий межзвездного газа и галактического магнитного поля.
По содержанию в КЛ элементов лития, бериллия и бора, которые образуются в результате ядерных взаимодействий космических частиц с атомами межзвездной среды, можно определить то количество вещества X, через которое прошли КЛ, блуждая в межзвездной среде. Величина X примерно равна 5-10 г/см2. Время блуждания КЛ в межзвездной среде (или время их жизни) и величина X связаны соотношением X?сct, где c - скорость частиц (обычно полагают, что величина c равна скорости света), с - средняя плотность межзвездной среды, составляющая ~10-24 г/см3, t - время блуждания КЛ в этой среде. Отсюда время жизни КЛ ~3-108 лет. Оно определяется либо выходом КЛ из Галактики и гало, либо их поглощением за счет неупругих взаимодействий с веществом межзвездной среды.
Основным источником КЛ внутри Галактики являются взрывы сверхновых звезд. КЛ ускоряются на ударных волнах, образующихся в этих взрывах. Максимальная энергия, которую могут приобрести частицы в таких процессах, составляет EMax~1016 эВ. Кроме того, часть КЛ может ускориться до таких же энергий на ударных волнах, распространяющихся в межзвездной среде Галактики. КЛ еще больших энергий образуются в Метагалактике. Одним из их источников могут быть ядра активных галактик.
На рис. 1 показаны энергетические спектры J(E) для протонов Н, ядер гелия Не, углерода С и железа Fe, которые наблюдаются в космическом пространстве. Величина J(E) представляет собой количество частиц, имеющих энергию в диапазоне от E до E+дE и проходящих через единичную поверхность в единицу времени в единице телесного угла в направлении, перпендикулярном поверхности. Видно, что основную долю в КЛ составляют протоны, затем следуют ядра гелия. Доля остальных ядер невелика.
Рис. 1. Дифференциальные спектры галактических КЛ: протонов Н, ядер гелия Не, углерода С и железа Fe
По своему происхождению КЛ можно разделить на несколько групп.
- 1) КЛ галактического происхождения (ГКЛ). Источником ГКЛ является наша Галактика, в которой происходит ускорение частиц до энергий ~1018 эВ. Спектры КЛ, изображенные на рис. 1, относятся к ГКЛ. 2) КЛ метагалактического происхождения, они имеют самые большие энергии, E>1018 эВ, образуются в других галактиках. 3) Солнечные КЛ (СКЛ), генерируемые на Солнце во время солнечных вспышек. 4) Аномальные КЛ (АКЛ), образующиеся в Солнечной системе на периферии гелиомагнитосферы.
КЛ самых малых и самых больших энергий различаются в 1015 раз. С помощью только одного типа аппаратуры невозможно исследовать такой огромный диапазон энергий, поэтому для изучения КЛ используются разные методы и приборы: в космическом пространстве - с помощью аппаратуры, установленной на спутниках и космических ракетах, в атмосфере Земли - с помощью малых шаров-зондов и больших высотных аэростатов, на ее поверхности - с помощью наземных установок (некоторые из них достигают размеров в сотни квадратных километров), расположенных либо высоко в горах, либо глубоко под землей, либо на больших глубинах в океане, куда проникают частицы высоких энергий.
КЛ при своем распространении в межзвездной среде взаимодействуют с межзвездным газом, а при попадании на Землю - с атомами атмосферы. Результатом таких взаимодействий являются вторичные частицы - протоны и нейтроны, мезоны, электроны, г-кванты, нейтрино.
Основными типами детекторов, которые используются при изучении КЛ, являются фотоэмульсии и рентгеновские пленки, ионизационные камеры, газоразрядные счетчики, счетчики нейтронов, черенковские и сцинтилляционные счетчики, твердотельные полупроводниковые детекторы, искровые и дрейфовые камеры.
Похожие статьи
-
Галактические космические лучи
Космические лучи, которые постоянно регистрируются на Земле, поступают из источников в нашей Галактике, пока энергии ниже 1015-1018 эВ. Это вытекает из...
-
Солнечные космические лучи - Галактические космические лучи
Солнце само также является источником солнечных космических лучей (СКЛ). СКЛ - это заряженные частицы, ускоренные во вспышечных процессах на Солнце до...
-
Космические лучи, Межзвездное магнитное поле - Газопылевые комплексы. Межзвездная среда
Космимческие лучим -- элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве. Их основным (но не единственным)...
-
Космические лучи в магнитосфере и атмосфере Земли - Галактические космические лучи
КЛ, прежде чем достигнуть поверхности Земли, должны пройти земное магнитное поле (магнитосферу) и земную атмосферу. Магнитное поле Земли имеет сложную...
-
Модуляционные эффекты в космических лучах - Галактические космические лучи
Интерес к исследованию КЛ с энергиями E<1012 эВ связан с изменением потоков частиц во времени и пространстве и их зависимостью от уровня солнечной...
-
Заключение, Литература - Галактические космические лучи
КЛ представляют собой интереснейшее явление природы, и, как все в природе, оно тесно связано с другими процессами в звездных объектах, в нашей Галактике,...
-
Введение - Влияние пусков ракет космического назначения на экологию Земли
Целью данной работы является ознакомление влияния пусков ракет космического назначения на экологию Земли. Обсуждая перспективы развития космонавтики, в...
-
Галактические космические лучи - Галактические космические лучи
КЛ используются для изучения ядерных взаимодействий частиц. В области высоких энергий, которые пока недостижимы на современных ускорителях, космические...
-
Гамма-астрономия высоких и сверхвысоких энергий - Галактические космические лучи
КЛ образуются не только при взрывах сверхновых звезд. Источниками КЛ могут быть и другие космические объекты (пульсары, квазары и пр.). Можно с большой...
-
Угрозы из космоса - Чрезвычайные ситуации космического характера
В начале проведем общую характеристику космоса, а также его объектов которые непосредственно могут представлять угрозу для планеты Земля. "Космос"...
-
Введение - Астероиды - космические тела
О том, что в Солнечной системе между орбитами Марса и Юпитера движутся многочисленные мелкие тела, самые крупные из которых по сравнению с планетами...
-
Введение - Космические аппараты
Создание и развитие космических средств и технологий ДЗЗ является в настоящее время одним из важнейших направлений применения космической техники для...
-
В настоящее время Луна стала объектом многих космических экспериментов и фокусом внимания ведущих специалистов в области астрономии и планетологии. Очень...
-
В настоящем курсовом проекте представлена концепция развития средств выведения проведен анализ рынков отечественных и зарубежных ракет носителей,...
-
Введение - Космические туманности
Туманность - межзвездное облако, состоящее из пыли, газа и плазмы, выделяющееся своим излучением или поглощением по сравнению с окружающей его...
-
Введение - Экология космоса. Космический мусор
Актуальность темы проекта заключается в том, что мусор, который имеет место в околоземном пространстве и продолжающий там накапливаться, препятствует...
-
Космические средства дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в настоящее время получили широчайшее применение во всем мире, выросло разнообразие...
-
Опасность, исходящая от космических лучей - Опасности космоса
Космический опасность астероид земля Космические лучи - это элементарные заряженные частицы, с колоссальной скоростью движущиеся в магнитных и...
-
Теперь, на основе развиваемой концепции, результатов исследований последствий падения на Землю космических тел, проведенных Вычислительным Центром (ВЦ)...
-
При полете в ионосфере основным продуктом сгорания тяжелых ракет-носителей, работающих обычно на кислородно-водородном топливе, является вода. Учитывая...
-
Звезды, самосветящиеся небесные тела, состоящие из раскаленных газов, по своей природе сходные с Солнцем. Солнце кажется несравненно больше звезды только...
-
Введение, Открытие взрывающейся Вселенной - Открытие взрывающейся Вселенной
С того времени, когда Галилей впервые с помощью телескопа исследовал Млечный Путь, мы знаем, что он состоит из звезд, а Солнце представляет собой лишь...
-
Сценарий Большого взрыва - Космические тела
Как и любая схема, претендующая на объяснение данных о спектре микроволнового космического излучения, химического состава догалактического вещества и...
-
Введение, Атмосфера и облачный слой - Сатурн и его свойства
Космическая геодезия - одна из наиболее молодых наук, так как она напрямую связана с космонавтикой и технологией, она получила бурное развитие. Если...
-
ВВЕДЕНИЕ, ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МЗС - Газопылевые комплексы. Межзвездная среда
Вселенная, по своей сути, почти пустое пространство. Лишь сравнительно недавно удалось доказать, что звезды существуют не в абсолютной пустоте и что...
-
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
Введение - Факторы космического полета
К. Э. Циолковский, размышляя о перспективах межпланетных полетов: "Техника будущего даст нам возможность одолеть земную тяжесть и путешествовать по всей...
-
Введение - Космический аппарат
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
Введение В результате развития производственных сил общества возникла проблема взаимодействия человека и машины. Охрана труда и эргономика позволяют с...
-
Необходимость разработки принципиально новых средств межорбитальной транспортировки (СМТ) связана со следующими причинами: размещением значительной части...
-
В данной работе проводится исследование движения центра масс МКА под действием различных возмущающих ускорений (от нецентральности гравитационного поля...
-
Звезды, у которых масса в 1,5-3 раза больше, чем у Солнца не смогут в конце жизни остановить свое сжатие на стадии белого карлика. Мощные силы гравитации...
-
Черные дыры - Космические тела
Если масса звезды в два раза превышает солнечную, то к концу своей жизни звезда может взорваться как сверхновая, но если масса вещества оставшегося после...
-
ВВЕДЕНИЕ - Происхождение Космоса и Солнечной системы
Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начало и где конец Вселенной, как долго она существует, из чего состоит и где границы ее познания? Изучение...
-
Около семи тысяч лет назад в отдаленном уголке космического пространства внезапно взорвалась звезда, сбросив с себя наружные слои вещества. Сравнительно...
-
Белые карлики - Космические тела
Белые карлики - одна из увлекательнейших тем в истории астрономии: впервые были открыты небесные тела, обладающие свойствами, весьма далекими от тех, с...
-
Введение - Рождение и эволюция звезд
Звезда - небесное тело, по своей природе сходное с Солнцем, вследствие огромной отдаленности видимое с Земли как светящаяся точка на ночном небе. Звезды...
-
Опасность, исходящая от космического мусора - Опасности космоса
Если раньше космическое пространство будоражило землян исключительно романтикой приключений с волнующим ощущением непознанности, то в наше время космос...
-
Классификация, объемы и области накопления космического мусора - Экология космоса. Космический мусор
Объектами риска называются все объекты, которые могут доставить массу неприятностей. Основной мусор летает на орбитах значительно выше, чем МКС. Именно...
-
Перспективы освоения космического пространства - Исследования космоса
Космос внеземной биологический Вслед за нынешней информационной волной нас ожидает индустриальная волна освоения и использование космического...
Введение - Галактические космические лучи