本報訊 日本地震引起福島核電站洩漏,新聞裡充斥著「核輻射多少多少西弗」的語句。「西弗」到底是一個什麼單位?1 西弗到底有多大?本期地理將為你介紹這個物理單位。
這個大千世界是由聲、光、電、熱、力等各種基本現象組成的,它們都是物理世界中的研究對象。但從更深的物理視角來看,它們都是能量的表現形式。光能、電能、熱能等各種形式的能量,都是用焦耳這個統一的單位來表示的。這些能量既不會憑空出現,也不會憑空消失,它們只能從一個物體轉移到另一個物體上,或者從一種形式轉化為另一種形式。
一個 1 千克的物體從 1 米高的地方落下,釋放的能量就是 9.8 焦耳;讓一個 40W 燈泡發光一分鐘,需要的電能就是 2400 焦耳;一個蘋果所含能量約為 90 卡路裡,換算成焦耳就是 300 多千焦耳。同樣地,放射性元素放出的射線也是一種傳遞能量的方式,它的單位也是焦耳。
早期人們用「倫琴」這個單位來衡量放射性物質的照射量大小,這個單位通常簡記作 R。1 倫琴就是在一個標準大氣壓下,在 0 攝氏度 1 立方釐米的空氣中造成 1 靜電單位的正負離子所需要的照射量。
不過,倫琴這個單位只能表示輻射量的大小,並不能反映生物組織吸收輻射的情況。為了更準確地量化人體遭受有害輻射的嚴重程度,人們提出了「吸收劑量」的概念,即每千克人體組織吸收輻射的能量大小。
但是,不同的輻射源對人體的傷害效果是不一樣的。對於每一千克的人體組織來說,吸收 1 焦耳的 α 射線,其殺傷力遠遠高於吸收 1 焦耳的 X 光輻射。為此,科學家們又專門定義了一種叫做「當量劑量」(equivalent dose)的物理量,讓不同類輻射的殺傷力之間可以進行公平的比較。
為了紀念英國物理學家戈瑞,我們把吸收劑量的單位記作「戈瑞」(gray),簡稱「戈」,用符號 Gy 來表示。每小時 1 戈瑞的輻射,就表示暴露在此輻射下每千克人體組織每小時吸收 1 焦耳的能量。為了紀念瑞典物理學家西弗,我們把當量劑量的單位記作「西弗」(sievert),用符號 Sv 來表示。兩位物理學家都曾系統研究過輻射對生物的影響,對放射生物學都作出了傑出的貢獻。
下面這些事實或許可以直觀地告訴你,西弗到底是一個什麼概念:
吸收 1 西弗的輻射會讓人感到噁心欲吐,2 到 5 西弗會引起脫髮、出血,超過 6 西弗的劑量就很難存活了,超過 8 西弗後死亡率就達到 100% 了。
我們通常用的「毫西弗」,用 mSv 表示,1 毫西弗等於 0.001 西弗。「微西弗」用 μSv 來表示。1 微西弗等於 0.001 毫西弗。正常人一年裡接受的電視輻射大約就是幾個微西弗。果殼提供
責編:ZB