看不見的“隱形殺手”!宇宙輻射有多厲害?
關(guān)鍵詞: 電磁輻射
近日,韓國勞動保障部門裁定,一名經(jīng)常在跨洋極地航線上工作的空乘“其死于胃癌和宇宙輻射存在關(guān)聯(lián)”,再度激發(fā)了了人們對輻射的擔(dān)憂。
輻射在人們的印象中,好似一個無處不在的超級隱形殺手。無論是衣服還是仙人掌,只要掛上“防輻射”的名頭便是銷路不愁、大賣特賣。就連幾年前,科學(xué)家們以全球最精密儀器才好不容易探測到的引力波,都能變成“防引力波輻射”的噱頭。
而近年來,因為基站和變電站引發(fā)的“電磁輻射”相關(guān)的擔(dān)憂和鬧劇,更是在全國各地的小區(qū)輪番上演。
其實,輻射就在我們身邊,早已無處不在,也并不都像日本核污水那樣有害。
01輻射,本就“純天然”
盡管寒潮來襲,但大多數(shù)地方仍然處在秋高氣爽的季節(jié)。看看窗外的陽光,不禁想出去散個步,曬太陽。這時,你就已經(jīng)在接受輻射了——1.5億公里外的太陽光。
所以,輻射到底是什么?
其實,輻射僅僅是指電磁波產(chǎn)生和擴張過程,而這在大自然中普遍存在。照亮世界的光,就是一種電磁波。
通常,我們可以將輻射分為電離輻射和非電離輻射兩大類。電磁輻射在日常生活中對我們幾乎沒有影響,說白了,就是我們身邊的電磁場而已。

而人人談之色變的核輻射,則是屬于高能的電離輻射,由原子釋放而來。
之所以稱之為電離輻射,是因為其擁有較高的能量,并以高能電磁波或粒子形式傳播,可以使原子內(nèi)的電子脫離原子核的“掌控”,進而改變物體的物理、化學(xué)性質(zhì)。輻射的波長越短,越容易穿透物體(水中傳播情況有所不同)。
在日常生活中,唯一有可能接觸到電離輻射的地方,是醫(yī)院放射科的部分設(shè)備,放射科室門口厚厚的鉛門,便是重要的防護手段。即使是電離輻射,在一定劑量范圍也是安全的,偶爾在醫(yī)院里的放射科做檢查,不會對健康產(chǎn)生影響。
事實上,種種輻射其實早已遍布我們身邊。即使躲到了不見天日的洞穴中,土壤、水、巖石和空氣,甚至香蕉里的天然放射性核素,也依舊會有少許輻射。
同時,宇宙中的極少數(shù)射線也會穿過大氣層。這些組成了我們身邊不可避免的——天然本底輻射。
其實,在屏幕前看著文章的各位,也是一個輻射源。只要和周圍的溫度存在差異,任何物體都可以以電磁波向外輸送能量,這就是所謂的熱輻射。而同時,每個物體也在接收著外界的輻射。
輻射,它無處不在。
出乎意料的是,在我們生活中的最強輻射源,不是醫(yī)院放射科,也不是安檢機。而是老煙民的肺部。煙草中含有的放射性核素釙-210、鉛-210和鐳-210會在此大量聚集。所以,要躲輻射先戒煙,而日常電力系統(tǒng)和家庭用電的輻射,則完全不用擔(dān)心。
02宇宙輻射:看不見的“隱形殺手”?
首先要肯定地說,地球所在的宇宙空間中的確存在著多種輻射。根據(jù)維基百科的解釋,輻射是在空間或材料介質(zhì)中以波或者粒子的形式發(fā)射或傳輸能量的過程。通俗一點說,輻射是一種傳播中的能量,通常以電磁波或者粒子的形式存在。
雖然根據(jù)波粒二相性原理,電磁波很多時候也可以被視為粒子,或者是由光子組成,在經(jīng)典物理的范疇里,波和粒子是完全不同的存在, 而且他們的輻射特性也有很大的差別。
說起輻射,我總想起前段時間上映的電影《宇宙探索編輯部》。主人公總是手拿一個探索設(shè)備,時不時會發(fā)出滴滴的響聲。這個會發(fā)聲的設(shè)備是一個探索粒子輻射的裝置,學(xué)名叫蓋革計數(shù)器。當(dāng)有粒子輻射靠近的時候會發(fā)出響聲,并開始計數(shù)。當(dāng)然現(xiàn)在的輻射探索裝置看起來要先進很多,還可以通過電子顯示屏顯示輻射粒子的強度。這種測量都是針對粒子輻射的。
地球作為宇宙的一個微小組成部分,無時無刻不在接觸宇宙中那些帶有穿透能力的微小粒子。他們可能是太陽風(fēng)暴時發(fā)射出的高能帶電粒子, 也可能是來源于太陽系之外的銀河宇宙線。
所謂的高能粒子,單個重量遠(yuǎn)小于1納克,所以雖然運動速度接近光速,但單個粒子的能量并不大,通常用電子伏來作為能量計量單位,常見的高能粒子包括MeV (百萬)或者GeV(10億電子伏), 雖然這點能量連一個雞蛋都煮不熟,但在微觀粒子家族中,他們也算的上是高能量了,所以被稱為“高能粒子”。
理解高能粒子的速度,不妨做一個簡單的比較:一個重量約30克的蛋糕,如果運行速度和1個GeV 的質(zhì)子相同,蛋糕所攜帶的動能大致相當(dāng)于1000枚廣島原子彈爆炸產(chǎn)生的能量。
宇宙高能粒子會對人體會產(chǎn)生傷害。但得益于地球磁場和大氣層的保護,來到地表的高能粒子輻射已經(jīng)大大減弱。不過對于宇航員來說,進入強輻射的太空,則必須需要具有防護功能的航天器艙體和艙外航天服,來阻擋絕大部分的宇宙射線,科研人員也會對航天員進行輻射劑量檢查,以確保他們的身體健康。
03宇宙輻射會觸及地面嗎?
地球被磁場屏蔽,磁場使帶電粒子在兩極間反彈,形成由高能電子和高能質(zhì)子組成的兩個巨大的甜甜圈形狀的帶。
地球磁場偏轉(zhuǎn)宇宙射線并保護我們免受太陽耀斑的傷害。有時,宇宙輻射確實會觸及我們,但不會造成任何傷害,就像我們經(jīng)常接觸到的其他低水平輻射一樣。
西韋特(Sv)是生物學(xué)輻射計量單位,一般用Sv來衡量輻射的健康風(fēng)險。平均而言,人們每年會受到約3.5Sv的輻射。其中大約一半來自X射線、乳房X射線照相和計算機斷層照相掃描等人工源,另一半來自天然源,其中約10%來自宇宙輻射。1Sv意味著有5.5%的可能性在生命后期最終發(fā)展成輻射誘發(fā)的癌癥。

04坐飛機的輻射量比X光更大?途徑極區(qū)的航線需要注意
既然如此,飛機上的乘務(wù)員怎么又會因此而患癌呢?一般來說,飛機飛行高度的輻射雖然比地面高,不過并不致命。普通人乘坐飛機的時間少,所受的輻射并不足以致病;空乘人員常年飛行,所受到的輻射劑量肯定是超過普通人的。
我們通常采用生物學(xué)輻射劑量單位西韋(Sv)來衡量輻射的健康風(fēng)險。以胸部X光片為例,拍片每次曝光時間為0.2秒左右,輻射劑量大約為0.02mSv(1Sv=1000mSv),而一次越洋航班上的宇宙線輻射約為0.03mSv。
由于空乘這個職業(yè)的特殊性,的確比一般人更容易暴露在宇宙輻射下。這名患癌的乘務(wù)員,從1995年到2021年平均每年飛行1022小時,其中約一半航線都是經(jīng)由北極飛往美洲和歐洲的遠(yuǎn)程航班。在地磁暴發(fā)生時,太陽風(fēng)中的高能粒子能夠通過極區(qū)大量進入,產(chǎn)生美麗的極光,同時飛越極區(qū)所承受的輻射強度會遠(yuǎn)大于平時。通常航空公司會在地球磁暴發(fā)生的時候選擇避開極區(qū)航線,以保護飛機上乘客的安全。
綜合考慮遠(yuǎn)程飛行及不規(guī)律飲食等因素,韓國有關(guān)部門認(rèn)定該乘務(wù)員的病與工作存在一定程度的因果關(guān)系。這樣看來“宇宙輻射工傷”的結(jié)論是合理的。空乘人員需要控制自己的飛行時間,以免遭受過度的輻射。另一方面,普通人在飛越極區(qū)航線的時候也需要關(guān)注空間天氣。