Ноя 23

Излучение солнечных вспышек

Излучение солнечных вспышек. Строение Солнца весьма сложно. Видимая на небесном своде в виде диска поверхность Солнца представляет собой нижний слой солнечной атмосферы и называется фотосферой. Над ней находится сравнительно тонкий (около 10 000–15 000 км) более разреженный слой – хромосфера, температура в которой растет с высотой и достигает 20 000 К. В хромосфере происходят наиболее мощные взрывы – хромосферные вспышки. Выше хромосферы на несколько радиусов Солнца простирается солнечная корона, состоящая из протонно-электронного газа. Кинетическая температура короны около 1 000 000 К.

Энергию солнечного излучения вне атмосферы, падающую в 1 мин на 1 см2 поверхности, перпендикулярной к направлению лучей, принято называть солнечной постоянной. На расстоянии от Солнца, равном радиусу «орбиты Земли, солнечная постоянная равна 2 кал/(см2∙мин), или 1200 ккал/(м2∙ч).

Как известно, Солнце излучает электромагнитную энергию в широкой области спектра. Примерно 41% солнечной энергии приходится на видимую часть спектра, 51%–на инфракрасную и 8%–на ультрафиолетовую области. Из указанных 8% только доли процента охватывает диапазон наиболее коротких длин волн – до 0,2 мкм.

Следует иметь в виду, что ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны короче 0,3 мкм полностью поглощается атмосферой и поэтому не доходит до поверхности Земли. Срезаемое земной атмосферой коротковолновое излучение составляет незначительную часть общего излучения Солнца и обычно в энергетических расчетах не учитывается. Однако это излучение является активным по биологическому действию на организм человека.

Излучение Солнца ослабляется земной атмосферой и у поверхности Земли составляет 1,4 кал/(см2∙мин), или 340 ккал/(м2∙ч). Многолетние наблюдения обнаружили ярко выраженную периодичность процессов, происходящих на Солнце. В некоторые годы наблюдается увеличение солнечной активности, сопровождающееся сильным корпускулярным излучением. Максимумы солнечной активности наблюдаются через каждые 11 лет (точнее каждые 11,13 года). Последний максимум начался в 1968 г.

В период максимальной солнечной активности в течение года происходит 5–13 вспышек небольшой интенсивности. В период минимума солнечной активности частота таких вспышек заметно уменьшается. Большие вспышки происходят значительно реже: одна-две вспышки за 5 лет (Проблемы радиационной безопасности космических полетов. Сб. под ред. Ю. Г. Нефедова. М., Атомиздат, 1964.).

Солнечное излучение в основном состоит из протонов и α-частиц. Энергия протонов достигает огромной величины (более 20 МэВ). Плотность их потока составляет 103–105 частиц в 1 см3. Эти частицы мчатся со скоростью 1000–3000 км/с и достигают окрестностей Земли через 15–40 ч.

Солнце является источником еще одного потока заряженных частиц, пронизывающих пространство солнечной системы и образующих так называемый солнечный ветер. При спокойном состоянии Солнца этот ветер вблизи Земли содержит в 1см3 около 5 частиц, движущихся со скоростью примерно 400 км/ч. Во время солнечных вспышек концентрация ветра повышается до 50 частиц на 1 см3, а скорость его – до 1500 км/с. Солнечный ветер угасает где-то на границе солнечной системы.

Величины доз, создаваемых протонами при солнечных вспышках, колеблются в широких пределах. Некоторыми учеными проведены расчеты доз, определена необходимая защита от протонного излучения, возникающего при солнечных вспышках всех классов. Так, например, чтобы интегральная доза излучения не превышала 100 бэр, необходимо применять защиту в 13 гс/см2 при вспышке класса февраль 1966 г., 15 гс/см2 – класса май 1959 г. и 2 гс/см2 – класса август 1958 г. [8].

Совершенно очевидно, что выполнение этих требований сопряжено с большими техническими трудностями, так как вес 1 м2
защитной оболочки, составляет соответственно 130, 150 и 20 кгс/м2 (В. В. Антипов, М. Д. Никитин, П. П. Саксонов. На трассе Земля – Луна. – «Природа», 1965, № 4.).

Практически целесообразно построить на корабле специальное радиационное убежище, в котором экипаж может укрыться при солнечной вспышке. В качестве защитного экрана могут быть использованы имеющиеся на корабле запасы воды и различное оборудование.

Наиболее подходящим материалом для защиты от протонов являются вещества с малым атомным номером. Поэтому при одном и том же весе для защиты от излучения лучше всего подходит жидкий водород или парафин, а хуже всего свинец. Так, например, протон с энергией 100 МэВ теряет половину своей энергии после прохождения через 5,2 гс/см2 воды, 6,8 гс/см2
алюминия или 11,3 гс/см2 свинца.

Наибольшей чувствительностью к действию радиационного излучения обладают органические материалы. Разрушающее действие оказывает как нейтронное излучение, так и ɣ- и даже β-излучение. В одних случаях происходит дальнейшее усложнение молекулярного строения органической основы пластмасс, т. е. так называемое «структирование», а в других наоборот – расщепление молекул на более простые (деструкция). Оба процесса ведут к ухудшению механических свойств материалов. Свойства полимеров существенно изменяются в результате поглощения дозы порядка 108–109 рад. Наиболее стойки к излучению фенольные пластмассы с асбестовым наполнителем: полистирол, полиэтилен, капрон, стекловолокно; наименее стойки – органическое стекло, фторопласты. Оптические стекла (из силикатного стекла) при облучении дозами 105–106 рад и выше могут заметно изменять коэффициент пропускания света.

В результате радиационного облучения увеличиваются твердость и прочность металлов и сплавов, а в некоторых случаях металлы делаются хрупкими, увеличивается скорость коррозии.

Похожие статьи:

  1. Космические системы жизнеобеспечения Ю. КОНЕЧЧИ ВВЕДЕНИЕ Экология, или биономика, является областью биологии, которая...
  2. Радиационная обстановка в околоземном пространстве Космическая радиация, разнообразная по составу и мощности, значительно возрастает за...
  3. Высотные полеты и кислородное голодание Высотные полеты являются одним из наиболее сложных видов деятельности летного...

автор admin \\ теги: ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.