الإشعاع الكوني هو إشعاع يمكن قياسه مباشرة باستخدام أدوات متطورة، ويمكن تقديره باستخدام برنامج كمبيوتر يدمج المسار والوقت عند كل ارتفاع، ويستخدم مرحلة الدورة الشمسية لحساب جرعة الإشعاع، وأيضًا في ذات الوقت أكدت العديد من المنظمات البحثية القياسات الفعلية التي تم إجراؤها على متن طائرة للتحقق من تقديرات الكمبيوتر وصحتها للإشعاع الكوني.[١]


الإشعاع الكوني

 فيما يلي توضيحٌ لمفهوم الإشعاع الكوني:[١]

  • يعرف الإشعاع الكوني بإشعاع مؤين ينتج عندما تتفاعل الفوتونات الأولية وجسيمات ألفا من خارج النظام الشمسي مع مكونات الغلاف الجوي للأرض.
  • يعد المصدر الثاني للإشعاع الكوني هو إطلاق الجسيمات المشحونة من الشمس، والتي تصبح مهمة خلال فترات التوهج الشمسي أي عند حدوث عاصفة الشمس.
  • يعد النوع الآخر من الإشعاع الكوني الإشعاع غير المؤين، وهذا النوع يشمل الأشعة فوق البنفسجية وموجات الراديو وأجهزة الميكروويف، فقد تطور البشر والحيوانات والنباتات جميعًا في بيئة ذات خلفية من الإشعاع الطبيعي مع استثناءات قليلة، إذ لا يمثل هذا الإشعاع خطرًا كبيرًا على الصحة.
  • يعد الإشعاع المؤين جزءًا طبيعيًا من البيئة التي نعيش فيها ويتواجد في الأرض، والمباني، والطعام الذي نأكله، وحتى في عظام أجسادنا.


تاريخ الإشعاع الكوني

فيما يلي توضيح لتاريخ الإشعاع الكوني واكتشافه:[٢]

  • بدأت بوادر الاكتشاف حين قام العالم الألماني تيودور وولف عام 1909 بقياس معدل التأين بالقرب من قمة برج إيفل على ارتفاع حوالي 300 متر باستخدام مكشاف كهربائي محمول لاختبار النظرية، وعلى الرغم من أنه توقع أن ينخفض ​​معدل التأين مع الارتفاع، لكن ما حدث غير ذلك؛ حيث أشار إلى أن معدل التأين في الأعلى كان أقل بقليل من نصف ذلك على مستوى الأرض، وهذا الانخفاض أقل بكثير مما كان متوقعًا.
  • مضى على اكتشاف الإشعاع الكوني أكثر من 100 عام، وذلك عندما قام فيكتور هيس بآخر سلسلة من رحلات المنطاد التي أدت إلى اكتشاف الأشعة الكونية.
  • كان اكتشاف الإشعاع الكوني في عامي 1911م و1912م، إذ قام الفيزيائي النمساوي فيكتور هيس بسلسلة من الصعود في منطاد هيدروجين لأخذ قياسات الإشعاع في الغلاف الجوي، وكان يبحث عن مصدر الإشعاع المؤين المسجل على المكشاف الكهربائي، إذ كانت النظرية السائدة أن الإشعاع جاء من صخور الأرض.


أنواع الإشعاعات الكونية

الإشعاعات الكونية الأولية

فيما يلي أهم المعلومات عن الإشعاعات الكونية:[٣]

  • يعد النوع الأول من الأشعة الكونية هو الأشعة الكونية الأولية وهي عبارة عن جسيمات مشحونة مستقرة تم تسريعها إلى طاقات هائلة بواسطة مصادر فيزيائية فلكية في مكان ما في كوننا.
  • تعد هذه الأشعة الكونية الأولية مستقرة؛ أي أن أعمارها تزيد عن مليون سنة، وهذا من أجل البقاء على قيد الحياة في الرحلات الطويلة عبر الفضاء بين النجوم والمجرات.
  • تعد هذه الأشعة الأولية مشحونة؛ وذلك لأن آلية التسريع لها ربما تكون كهرومغناطيسية؛ ولأن شحنتها هي ما يتفاعل مع المادة وينتج التأثيرات التي يمكننا رؤيتها بسهولة هنا على الأرض.


الإشعاعات الكونية الثانوية

فيما يلي أهم المعلومات عن الإشعاعات الكونية:[٤]

  • تعد الأشعة الكونية الثانوية النوع الآخر من الأشعة الكونية، ففي بعض الأحيان، تصطدم الأشعة الكونية الأولية بجزيئات أخرى تنتج الثانوية.
  • تصطدم الأشعة الثانوية بالجسيمات التي تتكون منها المركبات الفضائية أو محطة الفضاء الدولية، وقد تتصادم مع الجسيمات في غلافنا الجوي.
  • يحدث هذا الاصطدام للأشعة الكونية الأولية بجزيئات أخرى يمكنها تقسيم الجزيئات وتشكيل جسيمات الأشعة الكونية الثانوية.
  • تتكون الجسيمات الأشعة الكونية الثانوية النموذجية من البروتونات والنيوترونات والبيونات الموجبة والسالبة والكاونات الموجبة والسالبة، وتتحلل بعض البيونات والكاونات إلى ميونات ونيوترينوات؛ إذ إن الميونات هي جسيمات أولية تشبه الإلكترونات، والنيوترينوات هي جسيمات أولية متعادلة كهربائيًا.


معلومات عن الإشعاع الكوني

تركيبة الإشعاعات الكونية

فيما يلي بعض المعلومات عن تركيبة الأشعة الكونية:[٥]

  • يتكون الإشعاع الشمسي الكوني من جسيمات مشحونة تنبعث من الشمس.
  • تحتوي في الغالب على الإلكترونات والبروتونات ونواة الهيليوم، وأضف إلى ذلك أن بعض هذا الإشعاع ينبعث بشكل مستمر من هالة الشمس، مما دفع العلماء إلى تسميتها بـ "الرياح الشمسية".


أبحاث ودراسات الإشعاعات الكونية

 فيما يلي بعض المعلومات حول الأبحاث والدراسات المجراة على الإشعاع الكوني:[٦]

  • يوجد الكثير من الأبحاث عن الأشعة الكونية ذات الطاقة الفائقة الـUHECR؛ إذ تمت الاستعانة بمجموعة من العلوم منها علم فلك أشعة جاما، والنيوترينو، والأشعة الكونية.
  • توجد أبحاث تجيب عن الأسئلة المفتوحة حول أصل الجزء الأكبر من UHECRs، وتركيب كتلة UHECR، وأصل نهاية طيف الأشعة الكونية، والانتقال من الأشعة الكونية المجرية إلى الأشعة الكونية خارج المجرة.
  • توجد دراسة حول تأثير المجالات المغناطيسية على مسارات UHECRs، وتوقعات تباين الخواص لسيناريوهات فيزيائية فلكية محددة وتفاعلات هادرونيك.


تأثير الإشعاع الكوني

تأثيره على الغلاف الجوي

تعد الأشعة الكونية مؤثرة على الكثير من الأمور منها الغلاف الجوي، وفيما يلي أهم المعلومات حول تأثير الإشعاع الكوني:[٧]

  • تؤثر الأشعة الكونية الشمسية على العمليات الفيزيائية والكيميائية؛ أي على التفاعلات في الغلاف الجوي السفلي.
  • تؤثر الأشعة الكونية أيضًا على تغيرات كثافة الغيوم وتغطية السحب في الغلاف الجوي.
  • تتحكم الأشعة الكونية في تنوع شفافية الغلاف الجوي، وبالتالي تؤثر على الإشعاع الشمسي الذي يصل الكتان إلى الغلاف الجوي السفلي.


تأثيره على الكائنات الحية 

فيما يلي بعض المعلومات عن تأثير الإشعاع الكوني:[٨]

  • يوجد تأثير من الأشعة الكونية على الكائنات الحية؛ فمن الممكن أن يؤدي إلى تفاعل الإشعاع المؤين مع الكائنات الحية إلى عواقب صحية ضارة.
  • تؤدي إلى تلف الأنسجة والسرطان وإعتام عدسة العين في الفضاء وعلى الأرض.
  • يعد السبب الكامن وراء العديد من هذه التأثيرات هو تلف الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA).


تأثيره على المناخ

فيما يلي أهم المعلومات حول تأثير الإشعاع الكوني:[٩]

  • تؤثر الأشعة الكونية على المناخ فيمكن للإشعاع عالي الطاقة من الفضاء أن يؤثر على المناخ، وهذا معروف باسم الأشعة الكونية المجرية، وذلك عندما تؤثر الأشعة الكونية على مناخ الأرض عن طريق زيادة الغطاء السحابي والتسبب في "تأثير شامل".
  • تعزز الأشعة تكوين السحب المنخفضة أو تزيد من الغطاء السحابي العالمي؛ مما يؤدي في النهاية إلى تبريد الغلاف الجوي للأرض.


تأثيره على المركبات الفضائية

تؤثر الأشعة الكونية على المركبات الفاضية فيمكن اعتبار الأشعة الكونية ذات أهمية عملية كبيرة، حيث يمكن لها أن تلحق الضرر بالإلكترونيات الدقيقة والحياة خارج حماية الغلاف الجوي للأرض والمجال المغناطيسي.[١٠]


حقائق أخرى عن الإشعاع الكوني

فيما يلي أهم الحقائق عن الأشعة الكونية:[١٠]

  • يصعب رصد جسيمات الأشعة الكونية مباشرة على سطح الأرض، والسبب في ذلك أن الأساسيات للأشعة الكونية -وهي الجسيمات التي تصل إلى الغلاف الجوي الخارجي- تصطدم بنوى الغلاف الجوي.
  • يأتي جزء من إلكترونيات الأشعة الكونية من الاصطدامات بين النوى الذرية للأشعة الكونية الأولية والهيدروجين بين النجمي، وهذا يؤدي إلى إنتاج ميزونات مشحونة معظمها بيونات.

المراجع

  1. ^ أ ب "The Aircraft Cabin Environment", sciencedirect., Retrieved 23/5/2021. Edited.
  2. ↑ "Cosmic rays discovered 100 years ago", home., Retrieved 23/5/2021. Edited.
  3. ↑ "Primary Cosmic Rays", cosmic.lbl, Retrieved 23/5/2021. Edited.
  4. ↑ "What are Cosmic Rays?", .letstalkscience, Retrieved 23/5/2021. Edited.
  5. ↑ "Cosmic Radiation: Why We Should not be Worried", .iaea, Retrieved 23/5/2021. Edited.
  6. ↑ "Open Questions in Cosmic-Ray Research at Ultrahigh Energies", frontiersin, 4/6/2019, Retrieved 12/6/2021. Edited.
  7. ↑ "The role of cosmic rays in the Earth’s atmospheric processes ", arxiv., Retrieved 23/5/2021. Edited.
  8. ↑ "Space Faring The Radiation Challenge", .nasa., Retrieved 23/5/2021. Edited.
  9. ↑ "Scientists find evidence cosmic rays influence Earth’s climate", downtoearth.org., Retrieved 23/5/2021. Edited.
  10. ^ أ ب "Cosmic ray", britannica., Retrieved 12/6/2021. Edited.