Космические лучи. Состав и характеристика
Основные типы космических лучей и их характеристика. Анализ состава космических лучей. Взрывы сверхновых звезд (галактические космические лучи) и Солнце как основные источники первичных космических лучей. Особенности процесса создания вторичных лучей.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.09.2016 |
| Размер файла | 108,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Кубанский государственный университет"
(ФГБОУ ВПО "КубГУ")
Физико-технический факультет
Кафедра физики и информационных систем
Реферат
Космические лучи. Состав и характеристика
Работу выполнила
Макарова Зинаида Николаевна
Краснодар 2015
Космические лучи
Космические лучи (космическое излучение) - частицы, заполняющие межзвездное пространство и постоянно бомбардирующие Землю. Они были открыты в 1912 г. австрийским физиком В. Геесом с помощью ионизационной камеры на воздушном шаре. Максимальные энергии космических лучей равна ~3.1020 эВ, т.е. на несколько порядков превосходят энергии, доступные современным ускорителям на встречных пучках (максимальная эквивалентная энергия Теватрона ~2.1015 эВ, LHC - около 1017 эВ). Поэтому изучение космических лучей играет важную роль не только в физике космоса, но также и в физике элементарных частиц. Ряд элементарных частиц впервые был обнаружен именно в космических лучах (позитрон - К.Д. Андерсон, 1932 г.; мюон (м) - К.Д. Андерсон и С. Неддермейер, 1937 г.; пион (р) - С.Ф. Пауэлл, 1947 г.). Хотя в состав космических лучей входят не только заряженные, но и нейтральные частицы (особенно много фотонов и нейтрино), космическими лучами обычно называют заряженные частицы.
Различают следующие типы космических лучей (рис.1):
1. Галактические космические лучи - космические частицы, приходящие на Землю из нашей галактики. В их состав не входят частицы, генерируемые Солнцем.
2. Солнечные космические лучи - космические частицы, генерируемые Солнцем.
космический луч состав сверхновая звезда
Рис. 1
Кроме этих двух основных типов космических лучей рассматривают также метагалактические космические лучи - космические частицы, возникшие вне нашей галактики. Их вклад в общий поток космических лучей невелик.
Космические лучи, не искаженные взаимодействием с атмосферой Земли, называют первичными. Поток галактических космических лучей, бомбардирующих Землю, примерно изотропен и постоянен во времени и составляет ~1 частица/см2. с (до входа в земную атмосферу). Плотность энергии галактических космических лучей ~1 эВ/см3, что сравнимо с суммарной энергией электромагнитного излучения звёзд, теплового движения межзвёздного газа и галактического магнитного поля. Таким образом, космические лучи - важный компонент Галактики.
Состав космических лучей приведен в таблице.
|
Характеристики первичных космических лучей (галактических и солнечных) |
|||
|
Галактические космические лучи |
Солнечные космические лучи |
||
|
Поток |
~ 1 см-2·с-1 |
Во время солнечных вспышек может достигать ~106 см-2·с-1 |
|
|
Состав |
Ядерная компонента - ~95% протонов, ~4-5% ядер гелия, <1% более тяжелых ядер Электроны (~1% от числа ядер) Позитроны (~10% от числа электронов) Антиадроны <1% |
98-99% протоны, ~1.5% ядра гелия |
|
|
Диапазон энергий |
106 - 3.1020 эВ |
105 - 1011 эВ |
На рис. 2 слева показаны энергетические спектры главных компонент первичных космических лучей. На рис. 2 справа показаны вертикальные потоки главных компонент космических лучей с энергией > 1 ГэВ в атмосфере Земли. Кроме протонов и электронов все частицы возникли в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атмосферы.
Рис. 2. Состав и характеристики космических лучей. Слева - энергетические спектры главных компонент первичных космических лучей. Справа - вертикальные потоки главных компонент космических лучей с энергией > 1 ГэВ на разных глубинах атмосферы Земли
В результате взаимодействия с ядрами атмосферы первичные космические лучи (в основном протоны) создают большое число вторичных частиц - пионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. Таким образом вместо одной первичной частицы возникает большое число вторичных частиц, которые делятся на адронную, мюонную и электронно-фотонную компоненты. Такой каскад покрывает большую территорию и называется широким атмосферным ливнем.
В одном акте взаимодействия протон обычно теряет ~50% своей энергии, а в результате взаимодействия возникают в основном пионы. Каждое последующее взаимодействие первичной частицы добавляет в каскад новые адроны, которые летят примущественно по направлению первичной частицы, образуя адронный кор ливня.
Образующиеся пионы могут взаимодействовать с ядрами атмосферы, а могут распадаться, формируя мюонную и электронно-фотонную компоненты ливня. Адронная компонента до поверхности Земли практически не доходит, превращаясь в мюоны, нейтрино и г-кванты в результате распадов.
р0 > 2г, р+ (или K+) > м+ + нм, р- (или K-) > м - + м, K+,-,0 > 2р, м+ > e+ + нe + м, м - > e - + e + нм.
Образующиеся при распаде нейтральных пионов -кванты рождают электрон-позитронные пары и -кванты последующих поколений. Заряженные лептоны теряют энергию на ионизацию и радиационное торможение. Поверхности Земли в основном достигают релятивистские мюоны. Электронно-фотонная компонента поглощается сильнее.
Один протон с энергией > 1014 эВ может создать 106-109 вторичных частиц. На поверхности Земли адроны ливня концентрируются в области порядка нескольких метров, электронно-фотонная компонента ? в области ~100 м, мюонная ? нескольких сотен метров.
Поток космических лучей на уровне моря (~0.01 см-2·с-1) примерно в 100 раз меньше потока первичных космических лучей.
Основными источниками первичных космических лучей являются взрывы сверхновых звезд (галактические космические лучи) и Солнце. Большие энергии (до 1016 эВ) галактических космических лучей объясняются ускорением частиц на ударных волнах, образующихся при взрывах сверхновых. Природа космических лучей сверхвысоких энергий пока не имеет однозначной интерпретации.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Солнце как рядовая звезда нашей Галактики: физические характеристики и общая структура. Понятия фотосферы, хромосферы и солнечной короны. Плотность и температура протуберанцев. Вариации галактических космических лучей. Структура и динамика магнитосферы.
контрольная работа [35,7 K], добавлен 07.06.2009Описание явлений туманности и солнечной активности. Изучение галактических, солнечных и космических лучей, способы их регистрации. Свойства межзвездного магнитного поля. Особенности пространственного распределения галактик. Идеи о расширении Вселенной.
краткое изложение [215,3 K], добавлен 06.01.2012Космические аппараты исследования природных ресурсов Земли и контроля окружающей среды серии Ресурс-Ф. Основные технические характеристики КА Ресурс-Ф1 и фотоаппаратуры. Космические аппараты космической медицины и биологии КА Бион, материаловедения Фотон.
реферат [6,0 M], добавлен 06.08.2010Естественные и искусственные космические объекты. Изучение верхней атмосферы и космического пространства с помощью экспериментов и проведения непосредственных измерений на больших высотах с помощью искусственных спутников Земли и космических ракет.
презентация [2,4 M], добавлен 04.02.2017Реализация США устойчивой и доступной программы пилотируемого и автоматического исследования Солнечной системы и сфер за ее пределами. Индийская организация космических исследований (Isro). Космические программы Китая. Искусственные спутники Земли.
реферат [25,0 K], добавлен 11.11.2013Описание, конструкция и траектория полетов основных видов космических аппаратов, а также анализ проблем их энергопитания бортовой аппаратуры. Особенности разработки и создания автоматизированных систем управления эксплуатацией летательных комплексов.
контрольная работа [24,2 K], добавлен 15.10.2010Радиоастрономия как раздел астрономии, изучающий космические объекты путем анализа приходящего от них радиоизлучения. Типы излучения космических радиоисточников: тепловое и нетепловое (обычно синхротронное). Открытие активных процессов в ядрах галактик.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.12.2009Общая характеристика и направления деятельности организации. Общие сведения об энергоснабжении космических аппаратов, особенности использования солнечных батарей. Химические источники тока. Выбор параметров солнечных батарей и буферных накопителей.
отчет по практике [195,1 K], добавлен 16.04.2016Понятие эволюции звезд. Изменение характеристик, внутреннего строения и химического состава звезд со временем. Выделение гравитационной энергии. Образование звезд, стадия гравитационного сжатия. Эволюция на основе ядерных реакций. Взрывы сверхновых.
контрольная работа [156,0 K], добавлен 09.02.2009Требования к структуре малых космических объектов. Основные элементы корпуса спутника, имеющие соединение с телом ракеты-носителя. Структурно-параметрический синтез универсальной платформы, ее расчет на прочность. Выбор оптимальной формы корпуса аппарата.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 05.12.2014Исследование космического пространства при помощи автоматических и пилотируемых космических аппаратов. Первые экспериментальные суборбитальные космические полёты. Высадка американских астронавтов на Луну. Падение на Землю космического тела (астероида).
презентация [571,3 K], добавлен 03.02.2011Принципы отбора собак и формирование отряда "собак-космонавтов". Особенности подготовки собак к полету. Успехи и неудачи осуществления космических полетов. Космические запуски животных как отработка и моделирование условий для удачных полетов человека.
презентация [1,2 M], добавлен 01.11.2012Краткое изучение биографии Сергея Королева - главного конструктора баллистических ракет дальнего действия. Космические достижения Королева. Первый искусственный спутник Земли. Другие спутники и запуск космических аппаратов на Луну. Награды и звания.
презентация [325,1 K], добавлен 28.02.2013Особенности проведения наблюдений и исследования избранных космических объектов в фотометрической системе Джонсона. Определение фотометрических величин оптических источников в условиях городской засветки. Алгоритм выявления таксонометрического класса.
дипломная работа [407,8 K], добавлен 16.02.2016История развития космологии как научного направления. Современное состояние Вселенной. Количество звезд и планет в Космосе. Рождение и смерть звезды. Структура Солнечной системы: Солнце и группы планет. Возможность космических путешествий и судьба Земли.
реферат [22,2 K], добавлен 09.04.2011Интерпретация: нейтронные звезды. Рентгеновские пульсары, радиопульсары. Источник энергии. Магнитосфера. Пульсары и космические лучи. Возраст пульсаров. Самый молодой пульсар. Пульсар на месте сверхновой.
реферат [54,5 K], добавлен 13.04.2003Межпланетная система, состоящая из Солнца и естественных космических объектов, вращающихся вокруг него. Характеристика поверхности Меркурия, Венеры и Марса. Место расположения Земли, Юпитера, Сатурна и Урана в системе. Особенности пояса астероидов.
презентация [1,3 M], добавлен 08.06.2011Основы государственной космической программы Российской Федерации в области космической деятельности. Направления работ в данной области исследований. Содержание космических программ Китая, Индии и Бразилии, оценка научных достижений и финансирование.
презентация [1,5 M], добавлен 06.04.2016Особенности и основные способы проектирования электрореактивной двигательной установки космического аппарата. Этапы разработки циклограммы энергопотребления, анализ чертежа движителя. Характеристика космических электроракетных двигательных установок.
дипломная работа [496,1 K], добавлен 18.12.2012Применения инструментов физики в объяснении феноменов космических тел. Первые открытия внесолнечных планет. Использование спектрального анализа в исследовании Космоса, применение радиотелескопов в открытии звездных систем. Исследование затмений звезд.
презентация [633,8 K], добавлен 11.11.2010
