太陽內部核反應產生的光線,為何照到身上沒有感覺到核輻射呢?

2020-12-05 優美生態環境保衛者

太陽自從形成之後,依靠著內部氫元素的核聚變反應,一直向外源源不斷地釋放著光和熱,從而為地球上生命的誕生和發展演化提供了能量源泉。這裡有一個問題,相信很多人會想到,那就是我們在地球上所感受到的太陽光線和熱量,都是源於太陽內部的核聚變反應,而如果核電站洩露了那些發射性物質所進行的也是核反應,為何我們極容易被放射性物質所傷,而能量那麼大的太陽發出的光線對我們影響卻不大呢?

從核輻射的定義來看,它指的其實就是物體的放射性,當組成物體的原子,其原子核從一個結構轉變為另外一種結構,或者從一個能量狀態轉變為另外的一種能量狀態,在這樣的轉變過程中,都會釋放相應的微觀粒子流,因此我們可以看出,物體所在環境只要存在著能量的波動,就會引發原子核的這種能量狀態的改變,所以任何物體都可以向外散發微觀粒子流,只是強度大小不同而已。

在物體對外釋放微觀粒子流的同時,會對其它物體的組成分子或者中性原子發生不同程度的電離現象,以此為衡量標準,當微觀粒子流所攜帶的能量較大時,則會引發電離輻射,即原子或者分子成為自由態,比如伽馬射線、X射線和放射性物質等可以引發電離輻射;而像紫外線、可見光、紅外線、微波等由於攜帶的能量較低,則基本不會引發電離輻射。

從核輻射構成來看,主要包括伽馬射線、X射線、α射線、β射線和中子射線幾種,其中α射線是高速的氦核,質量較大、穿透能力很弱;β射線是高速的電子流,能量要比α射線低一些,但是由於速度更快,所以穿透力較強;伽馬射線和X射線雖然也屬於電磁波,但是它們的波長很短,攜帶的能量極高,穿透力非常強;中子射線一般產生於放射性物質的裂變過程,形成的中性粒子流的照射危害,要比伽馬射線和X射線強大的多。

在自然界中,雖然能夠產生放射性的物體非常廣泛,但是所釋放的上述射線,無論是從數量還是能量密度來看,都遠遠達不到能夠危害人類健康的程度,除非是發生核電站洩露或者核彈爆炸,將大量的核反應物質拋灑在環境中,在這些物質的衰變過程中釋放大量的輻射性物質,當生物暴露在這樣強度的輻射照射量環境中,將會在短時間內引發機體的化學組成產生不可逆的傷害,甚至破壞DNA結構、引發細胞癌變甚至死亡。

太陽內部的核聚變,主要過程是發生質子-質子的鏈式反應,也就是從質子到氘、再到氦-3、最後到氦-4的反應過程,單個反應的結局就是4個氫原子聚變為1個氦4原子,同時釋放伽馬光子、中微子和正電子,其中中微子由於穿透能量最強,很快就會逃離太陽內部游離到宇宙空間中,而攜帶著巨大能量的伽馬射線的逃離則不那麼容易。

由於太陽內部的密度和壓力非常高,光子在生成之後每前進幾微米就會被其它粒子所吸收,成為推動粒子內能提升的能量源泉,然後在能量回落的情況下光子再以較高一點的頻率再次輻射出來,在這樣反反覆覆地被吸收和被釋放的過程中,光子的能量逐漸減弱,最終經過幾萬年才會從太陽的內部來到太陽表面,最終通過太陽表面的等離子體帶到太陽的光球層,以不同頻率的射線輻射出去。

通過以上分析,我們可以看出,在太陽內部通過核聚變產生的高能射線,在到達光球層被輻射出去時,與之前相比能量已經衰減很多,而且能級最高的伽馬射線佔比非常低了,而且能量較高的伽馬射線、X射線和紫外線,在通過地球大氣層時,絕大部分都會被大氣分子所吸收和反射,因此照射到我們身上時的強度已經非常低了,這時候的光線主要以可見光及以下頻率的電磁波為主,就像爐火發出的光線差不多,主要以熱輻射為主,根本不會對人體產生太大的輻射影響。

其實太陽對地球產生的輻射,主要的威脅因素還是以太陽風帶過來的高能帶電粒子流,如果在外太空接受到這種強烈的粒子流衝擊,如果防護措施不到位,那麼無論是太空飛行器還是太空人,都將很快被秒。幸虧我們地球擁有磁場,這些高能帶電粒子流在地球磁場的作用下,方向發生偏轉,很大一部分偏移到地球之外,還有一小部分被帶至地球兩極的上空,這樣地球的大氣層才沒有直接被這些高能粒子流的轟擊,否則的話地球大氣分子就會在這些高能粒子的帶動下,迅速提升分子內能,運動速度明顯加快,很容易逃離地球引力的束縛,這些地球的大氣層會慢慢地被剝離出去。

因此,即使太陽內部發生的核反應如此劇烈,但因為三個方面的機制,才使得我們沒有明顯感覺到核輻射的影響,即:第一,太陽內部因核聚變釋放的高能射線,在向外層移動的過程中大部分的能量被吸收了;第二,地球磁場對帶電粒子流的阻擋和引導作用;第三,地球的大氣層對攜帶較高能量的太陽射線也具有強烈的吸收和反射作用。

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