Глава 1. Факторы обуславливающие радиационную обстановку территорий и биологическое действие радиации

1.1.Естественный радиационный фон

1.1.1.Космическое излучение

Космические излучения, благодаря уникальной, сложившейся за миллионы лет структуре атмосферы, являются видоизмененными первичным галактическим (93 %) и солнечным потоками частиц высоких энергий. Энергия потока частиц галактического происхож­дения, преимущественно протонов, составляет в среднем 10 МэВ, солнечного — 20 МэВ. Помимо протонов, боль­шая часть которых огибает Землю благодаря ее магнитным полям (защитная функция которых зависит от широты, снижаясь к по­люсам и возрастая к экватору), в состав первичного космического излучения входят протонно-нейтронные обломки ядер с атомны­ми номерами 3 — 5, 10—20. Интенсивность первичного кос­мического излучения периодически меняется вследствие 11-лет­него цикла солнечной активности, возрастая в период всплеска солнечной активности в два-три раза и более (Грейб, 1994).

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов (Алексеев и др., 2002).

Помимо магнитных полей, потоки космических излучений рез­ко снижают радиационные протонные пояса планеты — относи­тельно узкий экваториальный (расположенный на расстоянии 1,2— 8,0 земных радиусов от поверхности Земли) и более обширный, простирающийся от экватора до широт 30 — 60 град. Окончатель­ное изменение спектра первичного потока космической радиа­ции происходит при взаимодействии его с озонным слоем на высоте 20 км над уровнем моря. Первичное космическое излуче­ние здесь полностью преобразуется в фотонное, но при сохране­нии потока нейтронов, возрастающего как с подъемом на высо­ту, так и с перемещением к Северу или к Югу от экватора. В связи со снижением мощности гравитационных полей и радиационных поясов планеты суммарная эквивалентная доза космического из­лучения меняется соответственно от 35 мбэр на экваторе до 140 — 800 мбэр на полюсах.

Одни участки земной поверхности более подвержены действию лучей, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи). Уровень облучения растет и с высотой, поскольку воздух выполняет роль защитного экрана.

Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 микрозивертов (миллионных долей зиверта) в год; для людей же, живущих выше 2000 м над уровнем моря, это величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолетов, как указано на рис. 1.1.1.

Рис. 1.1.1 Изменение годовой дозы космического облучения в зависимости от абсолютной высоты (по: Грейб, 1994)

При подъеме с высоты 4000 м (максимальная высота, на которой расположены человеческие поселения: деревни шерпов на склонах Эвереста) до 12000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 м (максимальная высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов) и выше (Кузин,1991; Тихомиров, 1972).