1.宇宙射線是什麼
所謂宇宙射線,指的是來自宇宙中的一種具有相當大能量的帶電粒子流。1912年,德國科學家韋克多·漢斯帶著電離室在乘氣球升空測定空氣電離度的實驗中,發現電離室內的電流隨海拔升高而變大,從而認定電流是來自地球以外的一種穿透性極強的射線所產生的,於是有人把它命名為“宇宙射線”。
太陽係是在銀河係中運行的。在運行過程中,會發生相對於銀河係中心位置的位移,每隔6200萬年就會到達距離銀河係中心的最遠點。而整個“銀河盤”又是在包裹著它的熱氣體中以每秒200千米的速度運行。“銀河盤並不像飛盤那樣圓滑,”科學家稱,“它是扁平的。”當銀河係的“北麵”或前麵與周圍的熱氣體摩擦時,宇宙射線就產生了。
2.宇宙射線有什麼影響
當宇宙射線到達地球的時候,會有大氣層來阻擋住部分的輻射,但射線流的強度依然很大,很可能對空中交通產生一定程度的影響。舉個簡單的例子,現代飛機上所使用的控製係統和導航係統,均由相當敏感的微電路組成。一旦在高空遭到射線流的攻擊,就有可能失效,從而給飛機的飛行帶來相當大的威脅。
也有科學家認為,長期以來普遍受到國際社會關注的全球變暖問題,很可能也與宇宙射線有著直接的關係。這種觀點認為,溫室效應可能並非是全球變暖的唯一罪魁禍首。宇宙射線有可能通過改變低層大氣中形成雲層的方式,從而促使地球變暖。這些科學家的研究認為,宇宙射線水平的變化,可能是解釋這一疑難問題的關鍵所在。他們指出,由於來自外層空間的高能粒子將原子中的電子轟擊出來,形成的帶電離子可以引起水滴的凝結,從而可增加雲層的生長。也就是說,當宇宙射線較少時,意味著產生的雲層就少,這樣太陽就可以直接加熱地球表麵。對過去20年中太陽活動和它的放射性強度的觀測數據支持這種新的觀點,即太陽活動變得更劇烈時,低空雲層的覆蓋麵就減少。這是因為從太陽射出的低能量帶電粒子(即太陽風)可使宇宙射線發生偏轉,隨著太陽活動加劇,太陽風也增強,從而使到達地球的宇宙射線較少,因此形成的雲層就少。此外,在高層空間,如果宇宙射線產生的帶電粒子濃度很高,這些帶電離子就有可能相互碰撞,從而重新結合成中性粒子。但在低空中的帶電離子,保持的時間相對較長,因此足以引起新的雲層形成。
此外,幾位美國科學家還認為,宇宙射線很有可能與生物物種的出現與滅絕有關。他們認為,某一階段突然增強的宇宙射線很有可能破壞地球的臭氧層,並且增加地球環境的放射性,導致物種的變異乃至滅絕。另一方麵,這些射線又有可能促使新的物種產生突變,從而產生出全新的一代物種。這種理論同時指出,某些生活在岩洞、海底或者地表以下的生物,正是由於可以逃過大部分的輻射,才沒有滅絕。從這種觀點來看,宇宙射線倒還真是名副其實的“宇宙飛彈”。
3.宇宙射線對人類的意義
如今,人類仍然很難準確說出宇宙射線是由什麼地方產生的。但是,普遍觀點認為它們可能來自超新星爆發、來自遙遠的活動星係,它們無償地為地球帶來了日地空間環境的寶貴信息。科學家希望,通過接收這些射線來觀測和研究它們的起源和宇宙環境中的微觀變化。
宇宙射線的研究,已逐漸成為天體物理學研究的一個重要領域,許多科學家都努力試圖解開宇宙射線之謎。可是一直到現在,人們都並沒有完全了解宇宙射線的起源。一般認為,宇宙射線的產生,可能與超新星爆發有關。對此,一部分科學家認為,宇宙射線產生於超新星大爆發的時刻,“死亡”的恒星在爆發之時,放射出大能量的帶電粒子流,射向宇宙空間。另一種觀點則認為,宇宙射線來自於爆發之後超新星的殘骸。
不管最終如何定論,科學家們總是把最大的熱情投入到宇宙射線的研究中去。那麼人類為什麼要研究宇宙射線?羅傑·柯萊在他的著作《宇宙飛彈》中作出了精辟的闡釋:“宇宙射線的研究,已經變成天體物理學的重要領域。盡管宇宙射線的起源至今還沒有確定,人們已普遍認為對宇宙射線的研究能獲得宇宙絕大部分奇特環境中有關過程的大量信息:類星體、射電星係以及圍繞中子星和黑洞由流入物質形成的沸騰轉動的吸積盤的知識。我們對這些天體物理學客體的理解還很粗淺,當今宇宙射線研究的主要推動力是渴望了解大自然為什麼在這些天體上能產生如此超常能量的粒子。”