Космическая радиация на высоте полёта самолётов растёт при снижении активности Солнца
Радиация из космоса постоянно проникает в атмосферу Земли, но её уровень на высотах, где летают коммерческие самолёты, зависит не только от высоты и местоположения, но и от активности Солнца. Новое исследование, основанное на измерениях с высотных аэростатов над югом Израиля, показало, что уровень радиации на авиационных высотах растёт по мере снижения солнечной активности. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
Исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, провели доктор Рой Янив из Еврейского университета Иерусалима и медицинского центра «Шеба», профессор Йоав Яир из Университета Райхмана и профессор Колин Прайс из Тель-Авивского университета. Учёные проанализировали данные шести запусков аэростатов с юга Израиля в 2014–2016 годах. Аэростаты с датчиками радиации поднимались до высоты примерно 35 километров, что позволило проследить изменения радиации от земли до высот, значительно превышающих крейсерские высоты пассажирских самолётов.
Измерения выявили чёткую вертикальную закономерность: радиация росла с набором высоты, достигая пика на высоте около 17–20 км, а затем снижалась. Этот пик, известный как максимум Регенера-Пфотцера, возникает при столкновении высокоэнергетических космических лучей с частицами атмосферы. На высоте примерно 10 км, где обычно летают коммерческие самолёты, мощность дозы гамма-эквивалента составила около 0,9–1,3 микрозиверта в час. Относительно низкие уровни над Израилем по сравнению с высокоширотными регионами объясняются более сильной геомагнитной защитой Восточного Средиземноморья.
Высота была лишь частью картины: уровень радиации менялся в течение солнечного цикла. При высокой солнечной активности магнитное влияние Солнца защищает Солнечную систему от вредных галактических космических лучей, а при низкой активности больше частиц достигает атмосферы Земли. Исследователи наблюдали более высокие уровни радиации при снижении солнечной активности, с отрицательной корреляцией r = -0,71, хотя они подчёркивают, что ограниченное число наблюдений делает эту корреляцию скорее ориентировочной, чем статистически окончательной. Экстраполяция на условия солнечного минимума показала, что уровень радиации на авиационных высотах может вырасти примерно на 40–60% по сравнению с солнечным максимумом, но авторы предупреждают, что эта оценка основана на экстраполяции, а не на прямых измерениях.
Исследователи также сравнили свои измерения с моделью атмосферной радиации EXPACS/PARMA. Измеренные значения хорошо совпали с прогнозируемой электромагнитной составляющей радиации, в пределах примерно 10–15%. Однако модель показала, что электромагнитная радиация — лишь часть общей радиационной обстановки: нейтроны составляют примерно 40–45% модельной суммарной дозы, а фотоны, электроны и позитроны — около 35–40%. Это важно, поскольку детекторы Гейгера-Мюллера на аэростатах были чувствительны в основном к фотонам и заряженным частицам и почти не реагировали на нейтроны. Поэтому измерения следует рассматривать как надёжный индикатор электромагнитной составляющей, а не как полную дозу, получаемую пассажиром или членом экипажа.
Результаты особенно актуальны для авиации: пилоты, бортпроводники и часто летающие пассажиры проводят длительное время на высотах, где защита атмосферы от космической радиации значительно слабее, чем на земле. Исследователи отмечают важность постоянного мониторинга для оценки кумулятивного профессионального облучения, особенно с учётом того, что уровень радиации меняется в зависимости от высоты, географического положения и солнечных условий. Сочетание недорогих аэростатных измерений с существующими моделями радиации, по мнению учёных, может помочь отслеживать изменения радиационной обстановки в атмосфере по мере эволюции солнечных условий.
