书城科普读物金星离火星有多远
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第43章 宇宙线能穿透的铅的厚度

你知道吗?每时每刻,我们都在受到来自宇宙的射线即宇宙线的袭击。

1912年,奥地利物理学家赫斯乘气球飞到高空,首次发现了一种来自太空的射线。它们的穿透力很强,有些甚至能穿透3米厚的铅,很像γ射线,但波长比γ射线要短。他将这种射线命名为“宇宙线”。由于这项发现,赫斯获得了1936年的诺贝尔物理学奖。

经过细致观测,科学家发现宇宙线主要是由质子、氦核、铁核等原子核组成的高能粒子流,此外还含有少数能量极高的电子、γ射线和中微子束流。这些粒子在进入地球大气层时具有很高的能量,目前已观测到的最高能量达到1020eV以上。

1938年,法国科学家奥吉尔发现,宇宙线还具有转化功能,即除中微子外,所有高能宇宙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,而次级粒子又会产生下一代粒子。如此一来,便会产生一个庞大的粒子群。

时至今日,宇宙线的研究已逐渐成为天体物理学的一个重要研究领域,很多国家相继建立了观测站,开展对宇宙线的长期观测研究。例如我国早在20世纪就在西藏羊八井地区建立了宇宙线观测站。

许多科学家试图解开宇宙线之谜。一般认为,少数能量极高的宇宙线可能来自于超新星爆发,这些带电粒子流在星际空间和磁场中得到加速,其中一些最终穿过大气层到达地球;其他高能量的宇宙线可能与射电星系、类星体、中子星和黑洞等有关;中等能量的宇宙线则来自于太阳内部,因为太阳的核反应每时每刻都在向外发射粒子流,而且几乎每隔一年就会发生一次与太阳耀斑相关的宇宙线爆发。

宇宙线对地球和人类环境有巨大的影响。虽然大气层能够阻挡住绝大部分来袭的宇宙线,但有时强烈的宇宙线爆发仍会对人造卫星、航天员和在高空飞行的飞机及其中的乘客造成损害。有科学家认为,目前世界各国普遍关注的全球变暖问题很可能与宇宙线有直接关系,因为来自外层空间的高能粒子有可能影响大气中的云层厚度,而云层稀薄使得太阳将更多的热量照射到地球表面,导致气候变暖。

部分科学家认为,宇宙线很可能还与数十亿年前地球生命的起源有关,当时原始地球上只有一些简单的有机物质,这些高能量的带电粒子促使其加速合成并导致最初生命的诞生。此外,宇宙线还可能与地球生物物种的几次大灭绝有关。因为突然增强的宇宙线会破坏地球的臭氧层,其放射性会导致地球生物灭绝,但放射性也会使部分生物发生变异,从而产生新的物种。