地球上看不見摸不著的宇宙射線,實際上在太空,太空人可以看到它

2020-12-04 科學源點

宇宙射線,聽起來是很神秘的物質,在地球上我們看不見摸不著,即使要一窺其真容,我們也要憑藉專業的、巨大的探測器來實現,比如:阿根廷的皮埃爾·奧格爾宇宙射線觀測站,它可以研究超高能宇宙射線,這是落在地球上的宇宙能量最高的粒子。但是在太空中,觀測宇宙射線就比在地球容易得多了,甚至,太空人可以用肉眼看到它們。

宇宙射線

維克託·弗朗西斯·赫斯於1912年帶著三臺靜電計,利用熱氣球登上5300米高空處,他發現此處的電離率是地面的四倍,他對此的解釋是:一種高穿透力的射線可能從上部進入大氣層。維克託·赫斯因為這次發現於1936年獲得諾貝爾物理學獎,後人將這種射線命名為宇宙線。

那麼什麼是宇宙射線?宇宙射線亦稱宇宙線,是來自外太空的高能帶電亞原子粒子,亞原子粒子是指比原子還小的粒子,例如:電子、中子、質子、介子、夸克、膠子、光子等等。宇宙線大致可以分成兩類:原生宇宙線和衍生宇宙線。原生宇宙線指的是太陽系外的天體產生的,而衍生宇宙線是原生宇宙線與存在於星系和恆星之間的物質和輻射場相互作用產生的。在地球大氣層外的原宇宙線,一般情況下,組成成分幾乎90%是質子,9%是氦核(α粒子),和大約1%是電子。宇宙線的能量可以超過10^20 eV,遠超過地球上的粒子加速器可以達到的10^12至10^13 eV,並且對宇宙中鋰、鈹、和硼的產生,扮演著主要的角色,同時宇宙線也造成地球上很大部分的背景輻射,由於在地球大氣層外和磁場中的宇宙線是非常強的,對於如何保護太空人的安全使得研究宇宙線更加重要。

看見宇宙射線

巴茲·奧爾德林,是第一個報導在太空中看到宇宙射線的太空人。在1969年阿波羅11號的任務中,進行了一項名為「阿波羅頭盔劑量學」的實驗,巴茲·奧爾德林報告說,當他們的眼睛適應了艙內的微光後,他們第一次看到了各種形狀和尺寸的奇怪閃光。

在阿波羅16號和17號的最後一次登月任務中,安裝了一個探測器用來查明到底發生了什麼,結果閃光是由高能帶電粒子(宇宙射線)引起的。這項研究一直在持續進行,發現宇宙射線對每個太空人的影響是不同的:一些人可以在明亮的環境中看到它們,而另一些人只能在黑暗中看到它們;一些人被它們困擾,以至於他們難以入睡,而另一些人根本看不到它們。

太空人為什麼能看見

我們知道太空人看到的閃光就是宇宙射線,但是為什麼能看見,畢竟射線不是光,原因不得而知。但是研究人員認為有三種理論可以解釋:第一種是射線進入眼睛並擊中視神經;第二種是射線進入太空人的頭骨,並擊中了大腦的視覺中心;第三種理論是高能粒子穿過太空人眼睛的玻璃體,以一種叫切倫科夫輻射的形式發出光,也就是說,光線是從他們的眼球內部發出的。切倫科夫輻射是介質中運動的電荷速度超過該介質中光速時發出的一種以短波長為主的電磁輻射,其特徵是藍色輝光,類似於音爆現象。

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