宇宙辐射和航空

宇宙辐射是由来自外太空(宇宙)的高能粒子组成的。这些高能粒子会引起癌症和别的人体组织损伤．幸运的是，地球的大气和磁场保护我们免受这些微粒的伤害。

如何发现宇宙辐射？

在20世纪初，科学家们对这个水平感到困惑电离辐射(高能辐射)。他们假设如果地球是辐射源，那么你离地球表面越远，辐射水平就会越低。相反，早期的实验似乎表明辐射量增加了。这个谜团启发了一位名叫维克多的年轻奥地利科学家弗朗西斯赫斯寻找一种准确测量大气辐射的方法。

赫斯决定做的第一件事就是增加精度测量设备。当时，科学家们开始使用一个名为a的新测量装置静电计，它可以检测带电粒子。通过确保设备精确，他可以更有信心的测量。

接下来，他需要把自己和他的静电计带到大气中。他用一个热气球做到了这一点。在1911年到1913年间，他在白天和晚上乘坐气球升空10次。他测量了地球上空5.3公里处大气中的辐射。

赫斯发现辐射水平下降到an高度大约1公里。海拔是地球表面以上的距离。如果地球是辐射源，这就是你所期望的。但在海拔超过1公里的地方，辐射水平增加了。赫斯观察到，地球上空5公里处的辐射水平大约是海平面的两倍。

但是辐射的来源是什么呢?赫斯想要确定辐射是否来自太阳。他在一个晚上乘气球升空日食．即使在月球挡住了大部分太阳辐射的情况下，辐射水平仍然会随着海拔的升高而增加。这表明辐射来自太空。由于这种“宇宙”辐射的发现，Hess于1936年分享了诺贝尔物理学奖．

辐射和海拔有什么关系?

赫斯发现，海拔高度和辐射水平是有关系的。你爬得越高，受到的辐射就越多。假设你在一架小飞机上，在7.5千米(25000英尺)的高空飞行。你接触到的辐射大约是海平面的10倍。现在想象一下，你在一架更大的飞机上，你可能会乘坐这种飞机飞往欧洲。这种商用喷气式飞机的典型巡航高度大约是12公里(40 000英尺)。在那个高度，你接触到的辐射大约是海平面的40到50倍。

为什么高海拔地区会有更多的辐射暴露?主要原因是在我们和宇宙射线之间的大气层变少了。大气保护着我们。当宇宙射线撞击空气中的分子时，它们会分裂成更小、能量更低的粒子。这些粒子继续分裂，当它们落到地球表面时，能量会降低。所以，没有那么多大气层保护我们，宇宙射线粒子可以对我们产生更大的冲击!

辐射和纬度有什么关系?

你飞的地方 - 你的纬度-也很重要。宇宙射线从四面八方射向地球。但在全球范围内，我们对它们的接触并不平等。这与我们抵御宇宙射线的第二道防线有关:地球磁场。地球的磁场起到屏蔽作用，可以使一些宇宙射线偏转。

由于磁场的形状，屏蔽作品最接近赤道。在那里，光线会达到气氛垂直的到磁场。换句话说，光线将以直角进入。

北极和南极几乎没有屏蔽。在那里，入射的射线和磁场是平行的。事实上，极地地区的宇宙辐射水平大约是赤道地区的两倍!居住在两极的人们仍然受到大气层的保护，免受大部分宇宙射线的伤害。但是在两极上空飞行的人会比在赤道附近飞行的人暴露在更高水平的辐射中。

辐射和太阳活动之间的关系是什么?

地球磁场并不是唯一能使宇宙射线偏转的东西。冠状质量弹射（CMES）也能将宇宙射线推开。日冕物质抛射是与磁场配对的气体云。它们在太阳耀斑时被吹离太阳。这些磁场可以排斥带电的宇宙射线，否则这些射线就会击中地球。这就解释了为什么在太阳活动低的时期会有更多的宇宙射线到达地球。

你知道吗?

太阳活动以11年为一个周期。最近一次太阳活动高峰是在2014年，也是太阳活动最活跃的时期。太阳活动极小期预计在2019年底或2020年，所以我们应该预计宇宙辐射水平会增加。

宇宙辐射如何影响航空乘客和机组人员?

你在飞行中暴露在宇宙辐射中的量取决于四个因素。你已经了解了其中的三个:海拔、纬度和太阳活动。第四个因素是飞行时间。一般来说，海拔和纬度越高，飞行时间越长，受到的辐射就越大。

你知道吗?

电离辐射对人体健康的影响是以毫西弗(mSv)．

地球上的所有人都以某种方式暴露于宇宙辐射。但长途航班的船员暴露于比一般人群更高的水平。乘客经常飞行。

在2001年,为运输加拿大进行一项研究发现，从北京到温哥华的路线上，最高测量的总辐射。这次航班的平均海拔高度为11.6公里（约35000英尺）。总飞行时间为10.5小时（太阳能最小）。总辐射为0.052msV。这大约比地面宇宙辐射曝光大约一百次。

你知道吗?

这协和超音速客机从1976年到2003年的携带乘客均为唯一的客机，唯一的飞行仪器中的辐射监测装置。这是因为协和通常飞达18公里，或60 000英尺。这远远高于其他客机！

根据疾病预防与控制中心，航空公司船员每年暴露在0.2至5msV之间。这些水平与核医学或核电厂的辐射工人相似或甚至超过。这就是为什么国际放射防护委员会(ICRP)认为飞行员是辐射工作者!

ICRP建议一名机组人员在5年的平均辐射剂量不应超过100毫西弗．它还建议公众每年应暴露于不到1毫升的MSV。这些建议是通过的加拿大核安全委员会2000年5月31日《核安全与控制法》(CNSC)。

你知道吗?

根据加拿大辐射保护协会，一个人将获得从多伦多飞往温哥华的约0.03msv飞行的辐射剂量，反之亦然。

这种较高水平的辐射暴露存在潜在的健康风险。因为那样，国家交通组织喜欢加拿大运输提出了一些建议，以确保机组人员的安全。例如:

• 航空公司应该限制他们的船员花费时间的时间：
  • 很长时间的航班;
  • 高海拔地区的航班;和
  • 穿过杆子的航班。
• 怀孕的机组人员在怀孕的前三个月不应乘坐飞机。
• 航空公司应该从航线上收集辐射数据，并利用它来预测该航线上的机组人员将暴露在多少辐射中。
• 航空公司应保存有关机组人员总辐射暴露的记录。

截至2016年，这些仍然只是建议。没有规定强迫雇主遵循这些建议。
最后，这些建议是针对机组人员的。但对乘客却没有这样的安全建议。但一些经常飞行的人可能会像一些机组人员一样经常旅行。