Творческое задание, страница 167, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

Представляют ли опасность для человека, находящегося в высоко летящем самолете, солнечные вспышки и космическая радиация?

Да, солнечные вспышки и космическая радиация представляют определенную, хотя и в большинстве случаев незначительную, опасность для человека в высоко летящем самолете. Уровень этой опасности зависит от высоты и маршрута полета, а также от солнечной активности.

Космическая радиация

Земля постоянно подвергается бомбардировке галактическими космическими лучами (ГКЛ) — потоками высокоэнергетических частиц, приходящих из-за пределов Солнечной системы. Атмосфера и магнитосфера Земли служат естественными щитами, защищающими жизнь на поверхности. Однако на высоте крейсерского полета современного авиалайнера (около $10-12$ км) атмосфера значительно тоньше, и защита от космической радиации ослабевает. В результате пассажиры и экипаж получают повышенную дозу облучения.

Уровень облучения на борту самолета зависит от нескольких факторов:

• Высота полета: Чем выше летит самолет, тем больше доза радиации. При увеличении высоты с $\text{9}$ км до $12$ км уровень радиации может возрасти примерно вдвое.

• Географическая широта: Магнитное поле Земли слабее всего защищает приполярные области. Поэтому на трансатлантических и трансполярных маршрутах дозы облучения выше, чем на экваториальных.

• Солнечный цикл: В периоды высокой солнечной активности (солнечный максимум) солнечное магнитное поле усиливается и лучше отклоняет ГКЛ от Земли, что парадоксальным образом снижает фоновый уровень галактической радиации.

Для сравнения, доза облучения во время 7-часового перелета из Европы в Северную Америку составляет примерно $30-50$ микрозиверт ($µSv$). Это сопоставимо с дозой от одного рентгеновского снимка зубов. Годовая доза, получаемая человеком на уровне моря из естественных источников, составляет в среднем около $2400$ $µSv$. Таким образом, для обычного пассажира, совершающего несколько перелетов в год, дополнительная доза радиации незначительна.

Однако для членов экипажей воздушных судов и очень часто летающих пассажиров кумулятивная (накопленная) доза может быть существенной. По международным стандартам, радиационное облучение пилотов и бортпроводников относится к профессиональным вредностям, и их дозы контролируются, не должны превышая установленных пределов (например, $20\,000$ $µSv$ или $20$ мЗв в год в среднем за 5 лет по рекомендациям ICRP).

Солнечные вспышки

Солнечные вспышки — это мощные выбросы энергии на Солнце. Иногда они сопровождаются выбросами корональной массы (ВКМ), которые посылают в космос огромные облака плазмы и заряженных частиц. Когда эти частицы достигают Земли, они могут вызывать так называемые солнечные протонные события (СПС), резко увеличивая радиационный фон в околоземном пространстве, особенно в высоких широтах.

Во время мощного СПС доза радиации на высоте полета может увеличиться в десятки и даже сотни раз по сравнению с фоновым уровнем от ГКЛ. Это представляет реальную опасность. Однако такие события относительно редки и, как правило, прогнозируемы. Мировые центры космической погоды (например, NOAA в США) ведут постоянное наблюдение за Солнцем. В случае прогноза или начала мощного СПС авиакомпании получают предупреждения и могут принять меры для снижения рисков:

• Изменение маршрута полета на более низкие широты, дальше от полюсов.

• Снижение высоты полета, чтобы "спрятаться" под более толстый слой атмосферы.

Корпус самолета также обеспечивает некоторую степень защиты от радиации, но он не способен полностью ее блокировать.

Ответ:

Да, представляют. Пассажиры и экипаж в высоко летящем самолете подвергаются воздействию космической радиации, уровень которой выше, чем на земле. Для редких перелетов эта дополнительная доза облучения минимальна и не несет значимого риска для здоровья. Однако для членов экипажей и очень часто летающих пассажиров накопленная доза может быть существенной, поэтому их облучение контролируется как профессиональный риск.

Солнечные вспышки могут вызывать резкое и значительное увеличение уровня радиации на высотах полета, создавая кратковременную, но серьезную опасность. Однако благодаря системам мониторинга космической погоды и мерам предосторожности (изменение маршрутов и высот полета) риски для пассажиров и экипажей во время таких событий минимизируются. Таким образом, существующая система авиаперевозок учитывает эти факторы, и для подавляющего большинства пассажиров полеты остаются безопасными с точки зрения радиационного воздействия.