什么是宇宙射线?它会对地球有什么影响?会不会对人类的生命造成威胁?

什么是宇宙射线?它会对地球有什么影响?会不会对人类的生命造成威胁?
什么是宇宙射线?它会对地球有什么影响?会不会对人类的生命造成威胁?

什么是宇宙射线?它会对地球有什么影响?会不会对人类的生命造成威胁?
所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流.1912年,德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中,发现电离室内的电流随海拔升高而变大,从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的,于是有人为之取名为“宇宙射线”.
宇宙射线还存在着转化、簇射的过程.除中微子外,几乎所有的高能宇宙射线,在穿过大气层时都要与大气中的氧、氮等原子核发生碰撞,并转化出次级宇宙线粒子,而超高能宇宙线的次级粒子又将有足够能量产生下一代粒子,如此下去,一级一级的转化,将会产生一个庞大的粒子群.1938年,法国人奥吉尔在阿尔卑斯山观测发现了这一现象,并将其命名为“广延大气簇射”.
时至今日,宇宙射线的研究已逐渐成为了天体物理学研究的一个重要领域,许多科学家都试图解开宇宙射线之谜.可是一直到现在,人们都并没有完全了解宇宙射线的起源.一般的认为,宇宙射线的产生可能与超新星爆发有关.对此,一部分科学家认为,宇宙射线产生于超新星大爆发的时刻,“死亡”的恒星在爆发之时放射出大能量的带电粒子流,射向宇宙空间；另一种说法则认为宇宙射线来自于爆发之后超新星的残骸.
不管最终的定论将会如何,科学家们总是把极大的热情投入到宇宙射线的研究中去.关于为什么要研究宇宙射线,罗杰·柯莱在其著作《宇宙飞弹》作出了精辟的阐释：
“宇宙射线的研究已变成天体物理学的重要领域.尽管宇宙射线的起源至今未能确定, 人们 已普遍认为对宇宙射线的研究能获得宇宙绝大部分奇特环境中有关过程的大量信息：射电星系、类星体以及围绕中子星和黑洞由流入物质形成的沸腾转动的吸积盘的知识.我们对这些天体物理学客体的理解还很粗浅,当今宇宙射线研究的主要推动力是渴望了解大自然为什么在这些 天体上能产生如此超常能量的粒子.”
出于对宇宙射线研究的重视,世界各国纷纷投入资金与设备对其展开研究.前苏联、日本、中国、美国、法国等国家相继建立了宇宙射线观测站.虽然宇宙射线的起源尚无定论,但科学家们仍然逐步了解了宇宙射线的种种特性,以及对地球和人类环境的影响.
虽然当宇宙射线到达地球的时候,会有大气层来阻挡住部分的辐射,但射线流的强度依然很大,很可能对空中交通产生一定程度的影响.比方说,现代飞机上所使用的控制系统和导航系统均有相当敏感的微电路组成.一旦在高空遭到带电粒子的攻击,就有可能失效,给飞机的飞行带来相当大的麻烦和威胁.
还有科学家认为,长期以来普遍受到国际社会关注的全球变暖问题很有可能也与宇宙射线有直接关系.这种观点认为,温室效应可能并非全球变暖的惟一罪魁祸首,宇宙射线有可能通过改变低层大气中形成云层的方式来促使地球变暖.这些科学家的研究认为,宇宙射线水平的变化可能是解释这一疑难问题的关键所在.他们指出,由于来自外层空间的高能粒子将原子中的电子轰击出来,形成的带电离子可以引起水滴的凝结,从而可增加云层的生长.也就是说,当宇宙射线较少时,意味着产生的云层就少,这样,太阳就可以直接加热地球表面.对过去20年太阳活动和它的放射性强度的观测数据支持这种新的观点,即太阳活动变得更剧烈时,低空云层的覆盖面就减少.这是因为从太阳射出的低能量带电粒子(即太阳风)可使宇宙射线偏转,随着太阳活动加剧,太阳风也增强,从而使到达地球的宇宙射线较少,因此形成的云层就少.此外,在高层空间,如果宇宙射线产生的带电粒子浓度很高,这些带电离子就有可能相互碰撞,从而重新结合成中性粒子.但在低空的带电离子,保持的时间相对较长,因此足以引起新的云层形成.
此外,几位美国科学家还认为,宇宙射线很有可能与生物物种的灭绝与出现有关.他们认为,某一阶段突然增强的宇宙射线很有可能破坏地球的臭氧层,并且增加地球环境的放射性,导致物种的变异乃至于灭绝.另一方面,这些射线又有可能促使新的物种产生突变,从而产生出全新的一代.这种理论同时指出,某些生活在岩洞、海底或者地表以下的生物正是由于可以逃过大部分的辐射才因此没有灭绝.从这种观点来看,宇宙射线倒还真是名副其实的“宇宙飞弹”.