¿Qué es la
radiación
cósmica ?
Los orígenes de la radiación cósmica
Une origen galáctico Un origen solar
La radiación en
el medio ambiente terrestre
La protección de la atmósfera
La protección de la magnetósfera
Las fuentes de la radiación
ionizante ambiente en el suelo
¿ Qué es la
radiación
cósmica ?
|
|
 |
 |
|
Los orígenes de la radiación cósmica |
||
A
finales del siglo XVIII, el francés Charles de Culomb observa
que una esfera electrificada, aunque suspendida a un hilo aislante,
se descarga progresivamente. Cien años más tarde, en
1900, el físico británico Charles Wilson, estudiando
las corrientes de ionización en la atmósfera con ayuda
de un electroscopio con hojas de oro, propone explicar sus resultados
por la existencia de una radiación procedente de fuentes situadas
fuera de la atmósfera. Varios años de mediciones en
el mar, luego a bordo de globos, le muestran un neto aumento de la
ionización con la altitud : la Tierra recibe completamente
una r
adiación
ionizante procedente del cosmos.
Esta radiación cósmica se forma por partículas
que se desplazan a una velocidad próxima a la de la luz. Está
constituido por dos componentes, una permanente, de origen galáctico,
la otra más esporádica, vinculado a la actividad del
sol.
Un origen galáctico
El componente permanente de la radiación cósmica toma su origen en la galaxia. Está constituido por partículas muy energéticas expulsadas por las gigantescas explosiones de supernovæ, estrellas masivas llegadas en final de vida. Estas partículas son átomos privados de sus electrones debido a las temperaturas que reinan en estas estrellas gigantes. Son distintos tipos, esencialmente de los núcleos de hidrógeno (protones) y helio (partículas alfa), y también de los núcleos más pesados como el hierro y el níquel. Su velocidad es próxima a la de la luz.
Composición de la radiación cósmica permanente
| Partículas | Tase |
|---|---|
| núcleo de hidrógeno (protones) | 85% |
| nnúcleo de helio (partículas alfa) | 12.5% |
| núcleo de átomos más pesados | 1% |
| electrones | 1.5% |
La radiación cósmica galáctica es isotrópica, es decir es el mismo en todas las direcciones. Por lo tanto, se expone toda la superficie de la Tierra permanentemente.
Una parte de la radiación galáctica es desviada por
el campo magnético transportado por el viento solar. En efecto,
la atmósfera del Sol deja escapar permanentemente un flujo
de partículas que cubre todo el medio interplanetario, que
se llama el viento solar. Las características, en particular,
magnéticas, del viento solar varían con la actividad
solar e inducen un campo que separa la radiación cósmica
de la Tierra. Así pues, la radiación cósmica
galáctica alcanzando la Tierra es menor cuando la actividad
solar es fuerte. Como se sabe que la actividad solar sigue un ciclo
de once años, es posible prever sobre varios años la
exposición a la radiación galáctica.
Ciclo de actividad solar comparado a la intensidad de la radiación cósmica
Un origen solar
El sol es la causa del componente aleatorio de la radiación
cósmica. El astro expulsa permanentemente partículas
con una intensidad que varía según un ciclo de once
años, estas partículas se añaden a la radiación
galáctica. Sin embargo estas partículas que tienen una
energía más escasa que la de origen galáctico,
solamente una pequeña parte de entre ellas alcanza la Tierra.
En realidad, la principal contribución del Sol resulta de erupciones
aún imprevisibles. Las grandes erupciones solares liberan en
efecto durante varias horas partículas más energéticas
que en actividad normal, que alcanzan la Tierra en gran número.
Sin embargo, las erupciones suficientemente potentes para expulsar
un flujo de partículas detectable en el suelo o a bordo de
un avión comercial siguen siendo excepcionales: algunos al
año, a lo sumo.
Estas erupciones están vinculadas a los períodos de
actividad solar máxima, como en 2000-2001. El campo magnético
del Sol es entonces especialmente perturbado, lo que se traduce en
la aparición de numerosas manchas en su superficie. En los
grupos de manchas más complejos nacen grandes erupciones solares.
Más frecuentemente durante el punto máximo del ciclo
solar, las erupciones pueden sin embargo producirse en cualquier momento.
Contrariamente a la radiación estable de origen galáctico,
las partículas resultantes de las erupciones solares no se
distribuyen uniformemente a la superficie de la Tierra. Para determinar
los efectos, es necesario medir su intensidad y proceder individualmente
a cálculos científicos.
Características de las radiaciones extraterrestres
| Rayos cósmicos | Partículas solares |
|---|---|
| permanentes | esporádicos |
| partículas muy energéticas | partículas de energía media |
| isotrópico | anisotrópicos |
La radiación en el medio ambiente terrestre
Antes
de llegar al suelo o a la altitud de cruce de los aviones, la radiación
cósmica es detenida en parte por las dos "barreras"
que protegen la Tierra: el campo magnético del planeta (que
crea una región aislada del viento solar llamada "magnetosfera")
y la atmósfera terrestre. Es esta doble protección que
permitió el desarrollo de la vida.
Las partículas que alcanzan finalmente el suelo participan
en la exposición a las iradiaciones
ionizantes donde representn una pequeña parte. Sin embargo,
su parte relativa crece rápidamente con la altitud (montañas,
aviones, naves espaciales…).
La protección de la magnetósfera
Al
igual que las partículas cargadas eléctricamente, los
iones que constituyen la radiación cósmica son orientados
o desviados por los campos magnéticos como puede serlo la aguja
de una brújula. Ahora bien, la Tierra puede considerarse como
un gran imán rodeado de un campo magnético cuyas líneas
de fuerza "entran" por el Polo Norte "para salir"
al Polo Sur: es lo que se llama la magnetósfera.
Si las partículas cósmicas poseen una energía
superior a un determinado límite máximo, llamado energía
de corte magnétic, cruzan la magnetosfera y llegan a las altas
capas de la atmósfera. Pero si su energía no es suficiente,
tienden entonces a seguir las líneas de fuerza del campo magnético,
con más "facilidad" ya tienen menos energía,
y alcanzan así los polos. Esta es la razón por la que
las zonas situadas cerca de los polos sufren una irradiación
superior a la del Ecuador, mejor protegido por el campo magnético
terrestre.
La protección de la atmósfera
Al llegar a las altas capas de la atmósfera terrestre, los
iones obran recíprocamente con los átomos que encuentran.
De estas colisiones nacen cascadas de nuevas partículas. Es
esta radiación secundaria, compuesta en particular de partículas
cargadas y neutrones, que llegan hasta el suelo, por lo menos cuando
la partícula primaria tiene una energía suficiente.
Las fuentes de radiación ionizante ambiente en el suelo
En el suelo, la radiación cósmica solo representa una
escasa parte (11 %) de las radiaciones
ionizantes a las cuales se expone un individuo en promedio.
Las fuentes naturales terrestres exponen a cada uno de nosotros a
una dosis media total de 2,4 mSv al año (fuente UNSCEAR) con
importantes variaciones según las regiones. La principal de
estas fuentes es un descendiente gaseoso del uranio natural, el radón,
que se concentra en los lugares confinados, como las casas. Se distingue
también la radiación telúrica, resultante de
las rocas de superficie, en particular el granito, que contienen elementos
radioactivos, como el uranio, que data desde la formación del
planeta. El agua y los alimentos que ingerimos contienen también
elementos radioactivos. Por último, es necesario también
citar la radiación interna, es decir, emanando de nuestro propio
cuerpo, a partir del potasio 40 naturalmente presente en nuestros
tejidos.
Por otra parte, las actividades humanas utilizando radiaciones
ionizantes contribuyen a una exposición anual media de
1,4 mSv, procedente principalmente de las actividades médicas
(radiodiagnóstico y radioterapia). La irradiación
médica "media" se priva obviamente de todo significado
individual : depende de los exámenes y tratamientos sufridos
por cada persona.
Las fuentes de la radiactividad en porcentaje de la dosis recibida
