Posted on: April 29, 2009
stuur dit door
Aangezien we hier bij de klimaat onderwerpen steeds vaker het begrip 'Kosmische Straling' tegen komen lijkt het mij zinvol om hier eens wat dieper op in te gaan.
Reeds eerder schreef ik in een artikel dat kosmische straling geen
elektromagnetische straling is. De term Straling is ongelukkig gekozen en soms wordt er daarom beter over 'Kosmische Stralen' gesproken. Onder kosmische straling verstaan we namelijk geladen deeltjes bestaande uit voornamelijk Protonen (90%), atoomkernen (voornamelijk lichte maar ook kernen zwaarder dan IJzer zijn gezien) en Elektronen die vanuit de ruimte de aarde bereiken. De meeste vinden hun oorsprong vrijwel zeker in Supernovae, maar ook in Neutronen Sterren en Zwarte Gaten.
Kosmische straling is onder te verdelen in twee soorten: primaire kosmische straling en secundaire kosmische straling.
Onder primaire
kosmische straling verstaan we de deeltjes die vanuit de ruimte de atmosfeer binnen komen. Als deze deeltjes op de atmosfeer botsen zal het grootste gedeelte uiteen vallen in meerdere andere (lichtere) deeltjes, het verval van primaire stralingsdeeltjes. Deze lichtere deeltjes kunnen het aardoppervlak bereiken en noemen we secundaire straling.
Kosmische straling werd ontdekt aan het begin van de vorige eeuw. Men wist toen al dat er op aarde radioactieve stoffen voorkomen en dat deze stralen uitzenden. De Oostenrijker Victor Hess besloot in 1912 in een luchtballon op te stijgen en hoog in de lucht de afname van die straling te meten.
Maar het stralingsniveau bleek op grotere hoogte juist toe te nemen! Daaruit concludeerde hij dat er een andere soort straling van bovenaf moest komen en noemde dit daarom kosmische straling, omdat hij onterecht meende dat het elektromagnetische gamma straling betrof. Hier is dus de ongelukkige benaming ontstaan.
De energie van
kosmische straling wordt uitgedrukt in elektronvolt (eV). 1 elektronvolt is de energie die een elektron wint als het een potentiaalverschil van 1 volt doorloopt.
De meeste kosmische straling heeft een energie tussen de 100MeV en de 10 GeV. Boven de 1 GeV komen de deeltjes steeds minder voor. Deeltjes met een energie van 10 GeV komen vijftig keer minder voorkomen dan die van 1 GeV. Deeltjes met een energie van meer dan 10²° eV zijn dus erg zeldzaam. Maar in 1993 is in Utah een deeltje gedetecteerd met een energie van 3x10²° eV.
Onze zon is een van de bronnen van kosmische straling. De zon zendt namelijk protonen en elektronen uit middels de zonnewind. De meeste kosmische straling uit de zon heeft een lage energie. Doordat ze een lage energie hebben kunnen de deeltjes door het magnetisch veld van de aarde dusdanig afgebogen worden dat ze in de atmosfeer terecht komen. De gassen in de bovenste laag van de atmosfeer worden daardoor geïoniseerd. Dit veroorzaakt het poollicht (Aurora).
Galactische kosmische straling is straling die van buiten ons zonnestelsel komt. Deze bestaat uit kernen van atomen, die in een paar miljoen jaren versneld zijn. Ze reizen dan ook met bijna de lichtsnelheid. Waarschijnlijk worden ze versneld door
supernovae.
Galactische kosmische straling wordt ook beïnvloed door de zon. Als de deeltjes vanuit de melkwegstelsel binnenkomen, komen ze in het magnetisch veld van de zonnewind terecht. Dit veld zorgt ervoor dat de deeltjes energie verliezen. Hoe groter het magnetische veld hoe groter de energie afname.
Deeltjes met lage energie zullen de aarde niet bereiken. De sterkte van het magnetische veld is echter op zijn beurt weer afhankelijk van de activiteit van de zon. Als de zon actiever is zal er dus minder galactische kosmische straling op de aarde terecht komen. De correlatie met
zonnecycli zijn duidelijk te zien als we de hoeveelheid galactische straling bekijken.
Als laatste kennen we nog Abnormale kosmische straling, zo genoemd omdat ze anders van samenstelling is dan de andere twee soorten kosmische straling. Galactische kosmische straling en kosmische straling vanuit de zon bevatten meer Protonen dan Helium, en evenveel Zuurstof als Koolstof.
Abnormale kosmische straling bevat meer Helium dan Protonen en meer Zuurstof dan Koolstof. Abnormale kosmische straling ontstaat uit neutrale atomen in de ruimte. Ze komen de heliosfeer (magnetisch
veld van de zonnewind) binnen en worden geïoniseerd.
Door de zonnewind worden de ionen dan naar het uiteinde van de heliosfeer geblazen waar ze versneld worden en uiteindelijk weer in de buurt van de aarde terecht komen. Deze vorm van straling heeft niet zulke hoge energieën als de galactische kosmische straling.
Zoals gezegd bestaat de meeste kosmische straling uit atomen die hun elektronen verloren zijn en versneld zijn door supernovae. Maar hoe lang zijn deze kernen onderweg naar de aarde? De methode om dit te bepalen is hetzelfde als de ouderdomsbepaling middels de Koolstof
14-methode.
De proxy is hier echter Beryllium. Beryllium heeft een radioactief isotoop Be¹° met een halfwaardetijd van 1,6 miljoen jaar. Het blijkt dat kosmische straling gemiddeld 10 miljoen jaar onderweg is naar ons melkwegstelsel.
Kosmische straling met een energie groter dan 10
18 eV kan alleen ontstaan vanuit een zeer groot object, of een zeer groot magneetveld. Stel dat deze hoogenergetische straling binnen onze melkweg ontstaan is, dan zou deze nabij de aarde onstaan moeten zijn. Het magnetisch veld van de melkweg is namelijk niet sterk genoeg om deze deeltjes vast te houden. Als de straling ergens aan de rand van het melkwegstelsel zou worden geproduceerd dan zou deze de melkweg verlaten niet op aarde te detecteren zijn.
Stel dat de oorsprong van deze straling niet binnen de melkweg ligt maar verder weg. De deeltje zouden onderweg botsen met achtergrondstralings fotonen (= elektromagnetische straling). Deze fotonen zijn ontstaan 300.000 jaar na de Oerknal. Telkens wanneer een deeltje met zo’n foton botst verliest het energie. Het zou dan dusdanig veel energie verloren hebben wanneer het op aarde aankomt dat deze niet meer extreem hoog is. Hoog energetische deeltjes kunnen dus niet van ver komen. De grens ligt op 160 miljoen lichtjaar.
Toen men begon met onderzoek naar kosmische straling dachten de wetenschappers dat er geen kosmische straling voor zou kunnen komen met een energie hoger dan 4x10
19 eV vanwege de demping van de achtergrondstraling. Maar het blijkt dus wel het geval zijn, en de bron hiervan wordt nog volop onderzocht.
Op aarde meten we dus de secundaire kosmische straling die ontstaat als een primaire kosmisch deeltje op de atmosfeer botst. Het primaire deeltje vervalt en door de vele interacties met de atmosfeer ontstaat een zogenaamde shower aan secundaire deeltjes en sommige bereiken de aarde.
Wetenschappers zijn nog op zoek naar bronnen van de hoogenergetische kosmische straling. Het probleem is dat deze straling erg zeldzaam is, een energie van 10²° eV komt ongeveer eens per vierkante kilometer per eeuw voor.
Als we buiten zijn gaan er door ons lichaam een paar duizend kosmische stralen per minuut, maar kosmische straling bedraagt toch slechts een paar procent van de totale achtergrondstraling op aarde.
De meeste deeltjes die ontstaan in de shower hebben een korte levensduur en vervallen heel snel weer. Uiteindelijk zullen er op het aardoppervlak nog maar een paar verschillende soorten deeltjes terecht komen. Voornamelijk vrije Elektronen, Neutrino’s en Muonen.
Elektronen hebben lading van -1, massa van 9x10
-31 kg en een gemiddelde levensduur van ongeveer 10
24 jaar.
Muonen hebben ook lading -1, maar een massa van ongeveer 2x10
-28 en vervallen gemiddeld in ongeveer 10ÂÂÂÂÂ
-6 seconde. Omdat ze echter met de lichtsnelheid bewegen komen ze toch nog op het aardoppervlak terecht.
Neutrino’s zijn ongeladen deeltjes met een massa van nagenoeg nul. Ze ontstaan bijvoorbeeld als een Muon of een Elektron vervalt. Neutrino’s hebben geen lading en hebben ook bijna geen interactie met andere materie en zijn dan ook bijna niet te detecteren.
Het grootste gedeelte van de energie van Kosmische Straling wordt bij de botsingen omgezet in warmte. Er is aldus ook een relatie tussen Kosmische Straling en de temperatuur van de atmosfeer.
Ga naar hoofdpagina Klimaatfraude
<< Previous Post || Next Post >>
categorie:
Uncategorized,
fysica,
kosmos