Suomi

Mitä ovat kosmiset säteet?

Kun katsomme taivaalle, näemme kirkkaita kohteita kuten Auringon, planeettoja, tähtiä ja tähtisumuja. Kaikki näkemämme on valoa - sähkömagneettista säteilyä. Erityisillä teleskoopeilla voimme havaita myös sellaisia sähkömagneettisen säteilyn muotoja, jotka ovat näkymättömiä ihmissilmälle, kuten infrapuna-, ultravioletti-, ja röntgensäteilyä sekä radioaaltoja.

1900-luvun alkupuolelta asti on tiedetty, että Maahan ei tule vain sähkömagneettista säteilyä, vaan Maata pommittavat myös nopeat sähköisesti varatut hiukkaset: protonit, ionit ja elektronit. Näitä hiukkasia sanotaan kosmisiksi säteiksi. Ne antavat maailmankaikkeudesta tietoa, jota ei saa sähkömagneettisesta säteilystä.

Kosmisia säteitä voidaan käyttää hyväksi maailmankaikkeutta tutkittaessa, mutta niillä on myös suora vaikutus Maahan. Haluamme havaita kosmisia säteitä, jotta voimme: ymmärtää niiden alkuperän, käyttää niitä avuksi Auringon aktiivisuuden tutkimuksessa ja mitata niiden vaikutuksia teknologiaan ja ihmisiin.

Mistä ne tulevat?

Kosmiset säteet tulevat maailmakaikkeuden osista, joissa tapahtuu jonkinlaisia räjähdyksiä, kuten tähtien räjähdyksiä (supernovat), Niitä tulee myös aktiivista galakseista ja Auringosta.

Galaktisia kosmisia säteitä tulee Maahan jatkuvana virtana, jonka voimakkuutta säätelee Auringon toiminta. Auringosta tulevia energeettisiä hiukkasia sanotaan Auringon kosmisiksi säteiksi. Ne tulevat maahan erillisinä purkauksina, jolloin ne hetkellisesti voimistavat kosmisten säteiden kokonaisvuota.

Kuinka havaitsemme niitä?

Kosmiset säteet eivät osu suoraan Maan pinnalle, vaan törmäävät ilmakehän yläosan atomeihin. Törmäyksissä syntyy paljon uusia (sekundaarisia) hiukkasia: protoneita, neutroneita, myoneja ja elektroneja. Jos ilmakehään tulevalla hiukkasella on vähintään 200 000 km/s nopeus (kaksi kolmasosaa valonnopeudesta), merkittävä määrä sekundaarisia nukleoneja, myoneja ja muita hiukkasia on mahdollista havaita Maan magneettisten napojen lähelle sijoitetuilla hiukkasilmaisimilla.

Maan magneettikenttä toimii myös kosmisten säteiden suodattimena, vaikka sillä ei olekaan vaikutusta Maan magneettisilla navoilla. Mitä lähempänä päiväntasaajaa ollaan, sitä nopeammin on primaarisen varatun hiukkasen kuljettava, jotta se voi kulkea magneettikentän poikki ja saavuttaa Maan pinnan. Tästä johtuen hiukkasilmaisimet eri puolilla maailmaa havaitsevat erilaisen miniminopeuden omaavia kosmisia säteitä. Kosmisten säteiden energiaspektri voidaan tällöin määrittää.

Mikä on neutronimonitori?

Neutronimonitorin ilmaisin laskee neutroneja lyijylaatikossa, joka lisää havaittavien hiukkasten määrää. Lyijyssä syntyy sekundaarisia hiukkasia nukleoneja ja myoneja, jotka lopulta tuottavat neutronimonitorin havaitsemia neutroneja. Neutronimonitorilla kuitenkin paljastaa yläilmakehän kosmisten säteiden vuon.

Mitä merkitystä kosmisilla säteillä on?

Cosmic rays are a formidable source of information about the violent Universe. We want to know under which circumstances and how charged particles are accelerated to such high energies or speeds.

Kosmisia säteitä voidaan käyttää hyväksi tutkittaessa interplanetaarisen väliaineen häiriöitä ja niiden mahdollisia vaikutuksia Maahan. Pitkän aikavälin mittaukset ovat osoittaneet, että heliosfäärin magneettikenttä moduloi kosmisten säteiden intensiteettiä: kun Auringossa on paljon pilkkuja, on heliosfäärin magneettikenttä voimakas ja galaktisia kosmisia säteitä pääsee Maahan vähemmän. Kun pilkkuja on vähän, on magneettikentän suoja heikompi ja kosmisia säteitä pääsee Maahan enemmän. Nopeampia kosmisten säteiden intensiteetin vaihteluja aiheuttavat Auringon purkaukset, joissa Auringon magneettikenttä purkautuu heliosfääriin.

Kosmisilla säteillä on myös vaikutuksia ilmakehään, missä törmätessään ilmakehän atomeihin, ne tuottavat sekundaarihiukkasia ja ionisoivat atomeja. Kosmisilla säteillä on terveydelle haitallisia vaikutuksia kuten röntgensäteilyllä. Maan pinnalla haitallinen vaikutus on pieni, mutta esimerkiksi lentokoneiden miehistöt altistuvat säteilylle korkealla lentäessään, joten heidän säteilyannoksia joudutaan tarkkailemaan. Tähän neutronimonitorit antavat perusdatan.

Find a printable version of the present page in the first NMDB brochure (pdf / 2Mb).