Zobrazení zdroje stránky Kosmické záření

{{K rozšíření}}
{{Infobox - záření
| název = Kosmické záření
| obrázek = Cosmic_ray_shower.svg
| popisek = Schematické znázornění spršky sekundárních částic vznikající při interakci primárního kosmického záření s [[atmosféra Země|atmosférou Země]]
| typ = [[ionizující záření|Ionizující proud částic]]
| objevitel = [[Victor Franz Hess]]
| rok objevu = 1912
| původ = [[Slunce]], [[supernova|supernovy]], [[aktivní galaktické jádro|aktivní galaktická jádra]], extragalaktické zdroje
| složení = Převážně [[proton]]y (~88 %), jádra [[helium|helia]] (~10 %), [[elektron]]y, [[pozitron]]y a jádra těžších prvků (~2 %)
}}

'''Kosmické záření''' je proud vysokoenergetických částic, které pocházejí z [[vesmír]]u a neustále bombardují [[Země|Zemi]]. Nejedná se o [[elektromagnetické záření]] v pravém slova smyslu, ale o korpuskulární záření tvořené převážně [[proton]]y (jádry vodíku), jádry [[helium|helia]] (částicemi alfa) a v menší míře i těžšími atomovými jádry, elektrony a dalšími elementárními částicemi. Tyto částice se pohybují rychlostmi blízkými [[rychlost světla|rychlosti světla]] a dosahují energií, které mnohonásobně převyšují možnosti současných pozemských [[urychlovač částic|urychlovačů]].

Při vstupu do [[atmosféra Země|zemské atmosféry]] se primární částice kosmického záření srážejí s atomy plynů a vytvářejí kaskády sekundárních částic, známé jako "spršky kosmického záření". Na zemský povrch tak dopadá již toto sekundární záření. Před škodlivými účinky kosmického záření nás do značné míry chrání [[magnetické pole Země]] a atmosféra. Přesto představuje významné riziko pro [[astronaut]]y na misích mimo tuto ochranu, stejně jako pro elektroniku [[družice|družic]] a [[kosmická sonda|kosmických sond]].

Původ kosmického záření není dosud zcela objasněn, zejména u částic s nejvyššími energiemi. Mezi známé zdroje patří [[Slunce]] (zejména při [[sluneční erupce|slunečních erupcích]]), výbuchy [[supernova|supernov]] v naší [[Galaxie|Galaxii]] a energetické procesy v [[aktivní galaktické jádro|aktivních galaktických jádrech]] a [[kvazar]]ech v dalekém vesmíru.

== ⏳ Historie objevů ==
Objev kosmického záření je spojen se snahou porozumět všudypřítomné [[ionizace]] vzduchu na počátku 20. století. Zpočátku se vědci domnívali, že zdrojem této ionizace je přirozená [[radioaktivita]] zemských hornin. Tento předpoklad však začal být zpochybňován experimenty, které ukazovaly, že ionizace s rostoucí výškou neklesá, jak by se očekávalo.

Klíčový důkaz přinesl rakouský fyzik '''[[Victor Franz Hess]]''' v roce 1912. Během série odvážných letů v [[balon (dopravní prostředek)|balónu]] do výšek přes 5 kilometrů zjistil, že intenzita ionizujícího záření s nadmořskou výškou zřetelně roste. Tím prokázal, že záření musí přicházet z kosmického prostoru. Za tento objev mu byla v roce 1936 udělena [[Nobelova cena za fyziku]].

V následujících desetiletích výzkum pokračoval a odhalil částicovou podstatu tohoto záření. V roce 1938 francouzský fyzik [[Pierre Auger]] detekoval rozsáhlé spršky sekundárních částic v atmosféře, které vznikají po dopadu jediné primární částice s extrémně vysokou energií. Tyto objevy položily základy moderní [[částicová fyzika|částicové]] a [[astročásticová fyzika|astročásticové fyziky]].

== ⚛️ Složení a typy ==
Kosmické záření se dělí na primární, které přilétá z vesmíru, a sekundární, jež vzniká v atmosféře.

'''Primární kosmické záření''' je tvořeno:
* '''[[Proton]]y:''' Jádra [[vodík]]u, která tvoří největší část, přibližně 85–90 %.
* '''Částice alfa:''' Jádra [[helium|helia]], představující asi 9–14 % částic.
* '''Těžší jádra (HZE ionty):''' Zbytek (cca 1-2 %) tvoří plně ionizovaná jádra těžších prvků, jako je [[uhlík]], [[kyslík]] nebo [[železo]].
* '''[[Elektron]]y, [[pozitron]]y a další [[elementární částice|elementární částice]]:''' Tvoří jen nepatrný zlomek.

Podle původu se kosmické záření rozděluje na tři hlavní kategorie:
# '''Galaktické kosmické záření (GCR):''' Proud částic přicházející ze zdrojů v naší [[Galaxie|Galaxii]] i mimo ni. Jde o neustálý tok částic, jehož intenzita je mírně ovlivňována [[sluneční cyklus|slunečním cyklem]] – během slunečního maxima je tok GCR o něco nižší a naopak.
# '''Sluneční energetické částice (SEP):''' Částice vyvrhované ze [[Slunce]], především během [[sluneční erupce|slunečních erupcí]] a výronů koronální hmoty. Tyto události mohou krátkodobě dramaticky zvýšit tok záření v okolí [[Země|Země]].
# '''Částice ve [[Van Allenovy radiační pásy|Van Allenových pásech]]:''' Jde o oblasti v okolí [[Země|Země]], kde její [[magnetické pole Země|magnetické pole]] zachycuje nabité částice, převážně ze [[sluneční vítr|slunečního větru]].

'''Sekundární kosmické záření''' vzniká, když primární částice interagují s jádry atomů v horních vrstvách atmosféry. Při těchto srážkách vzniká kaskáda ("sprška") nových, méně energetických částic, včetně [[pion]]ů, [[mion]]ů, [[neutrino|neutrin]], [[elektron]]ů, [[pozitron]]ů a [[foton]]ů gama. Právě tato směs částic dopadá až na zemský povrch.

== 🌌 Původ a urychlování ==
Jednou z největších záhad moderní [[astrofyzika|astrofyziky]] je přesný mechanismus, jakým částice kosmického záření získávají své obrovské energie. Zatímco původ částic s nižšími energiemi je relativně dobře znám, zdroje těch nejenergetičtějších částic, jejichž energie přesahuje 10²⁰ eV (tzv. "Oh-My-God" částice), zůstávají předmětem intenzivního výzkumu.

Mezi hlavní kandidáty na kosmické urychlovače patří:
* '''[[Supernova|Pozůstatky po supernovách]]:''' Rázové vlny šířící se po výbuchu masivních hvězd jsou považovány za hlavní zdroj galaktického kosmického záření. Částice jsou opakovaně urychlovány při průchodu touto rázovou vlnou.
* '''[[Aktivní galaktické jádro|Aktivní galaktická jádra (AGN)]]:''' Obří [[černá díra|černé díry]] v centrech galaxií, které pohlcují okolní hmotu, mohou prostřednictvím svých [[relativistický výtrysk|výtrysků]] (jetů) urychlovat částice na extrémní energie.
* '''[[Slunce]]:''' Naše hvězda je zdrojem méně energetických částic, které jsou urychlovány při [[sluneční erupce|erupcích]] a výronech koronální hmoty.
* '''Další exotické zdroje:''' Uvažuje se také o [[neutronová hvězda|neutronových hvězdách]], [[pulsar]]ech nebo srážkách galaxií.

Protože je většina částic kosmického záření elektricky nabitá, jejich dráhy jsou zakřivovány [[magnetické pole|magnetickými poli]] v [[Galaxie|Galaxii]] i v mezigalaktickém prostoru. To znemožňuje určit jejich původní směr letu a přímo identifikovat jejich zdroj. Výjimkou jsou [[neutrino|neutrina]] a [[foton]]y gama, které se šíří přímočaře a umožňují tak "vidět" zdroje vysokoenergetických procesů ve vesmíru.

== 🔬 Vliv a rizika ==
Kosmické záření má významný dopad na život a technologie, a to jak na [[Země|Zemi]], tak především ve vesmíru.

=== 🧑‍🚀 Vliv na člověka a živé organismy ===
Na zemském povrchu je dávka kosmického záření relativně nízká díky ochraně atmosféry a magnetického pole. S rostoucí nadmořskou výškou však intenzita záření stoupá. Například posádky letadel jsou vystaveny vyšším dávkám než lidé na zemi.

Největší riziko představuje kosmické záření pro [[astronaut]]y při dlouhodobých misích mimo ochrannou magnetosféru, například při letech na [[Měsíc]] nebo na [[Mars]]. Vysokoenergetické částice mohou pronikat skafandry i plášti kosmických lodí a poškozovat lidskou [[DNA]], což zvyšuje riziko:
* [[Nádor (medicína)|Nádorových onemocnění]]
* [[Katarakta (medicína)|Šedého zákalu]]
* Poškození [[centrální nervová soustava|centrálního nervového systému]]
* [[Nemoc z ozáření|Akutní nemoci z ozáření]] v případě silné sluneční erupce
* Podle některých studií i kardiovaskulárních problémů a poruch erekce.

=== 🛰️ Vliv na technologie ===
Kosmické záření představuje vážnou hrozbu pro elektronické systémy. Jednotlivá vysokoenergetická částice může:
* Způsobit změnu stavu bitu v paměti ([[Single Event Upset]], SEU), což vede k chybám v softwaru.
* Vyvolat krátkodobý zkrat a restart zařízení ([[Single Event Latchup]], SEL).
* Trvale poškodit elektronické součástky.

Těmto rizikům jsou vystaveny zejména [[družice]] na oběžné dráze [[Země|Země]], [[kosmická sonda|kosmické sondy]] a také letecká elektronika. Proto se pro vesmírné aplikace vyvíjí speciální, tzv. radiačně odolná elektronika.

== 🛡️ Ochrana a výzkum ==
Ochrana před kosmickým zářením je klíčovou výzvou pro budoucí pilotované kosmické lety. Intenzivně se zkoumají různé metody:
* '''Pasivní stínění:''' Využití materiálů s vysokým obsahem vodíku (např. [[polyethylen]] nebo voda), které efektivně pohlcují energii částic. Uvažuje se i o využití zásob vody nebo paliva jako stínění.
* '''Aktivní stínění:''' Koncepty využívající silná [[magnetické pole|magnetická]] nebo [[elektrické pole|elektrická pole]] k odklonění nabitých částic od kosmické lodi. Tyto technologie jsou však zatím ve fázi výzkumu.
* '''Biomedicínská ochrana:''' Vývoj léků, které by mohly pomoci tělu opravovat poškození způsobené radiací nebo zvyšovat jeho odolnost.
* '''Nové materiály:''' Zkoumají se inovativní materiály, jako jsou speciální hydrogely nebo dokonce houby z Černobylu, které se živí radiací a mohly by sloužit jako samoregenerační štít.

Současný výzkum kosmického záření probíhá na Zemi i ve vesmíru. Mezi nejvýznamnější experimenty patří:
* '''[[Observatoř Pierra Augera]]''' v [[Argentina|Argentině]]: Největší detektor kosmického záření na světě, který studuje spršky sekundárních částic na ploše 3000 km².
* '''[[Alpha Magnetic Spectrometer|Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02)]]''' na [[Mezinárodní vesmírná stanice|Mezinárodní vesmírné stanici (ISS)]]: Přesně měří složení a energetické spektrum primárního kosmického záření.
* '''[[IceCube Neutrino Observatory|IceCube]]''' na [[jižní pól|jižním pólu]]: Detekuje vysokoenergetická neutrina, která mohou odhalit původ kosmického záření.

== 💡 Pro laiky: Co je kosmické záření? ==
Představte si vesmír jako obrovský oceán, kterým neustále sviští neviditelné "kulky". Tyto kulky nejsou ze železa, ale jsou to miniaturní částečky hmoty – hlavně jádra atomů – letící téměř rychlostí světla. Tomuto proudu částic říkáme '''kosmické záření'''.

Vystřelují je ty nejdivočejší a nejenergetičtější události ve vesmíru: vybuchující hvězdy ([[supernova|supernovy]]), obří černé díry v centrech galaxií a také naše vlastní [[Slunce]] při "záchvatech vzteku" ([[sluneční erupce|slunečních erupcích]]).

Naše [[Země|Země]] má naštěstí dva skvělé ochranné štíty:
# '''[[Magnetické pole Země|Magnetické pole]]:''' Funguje jako neviditelná silová bublina, která většinu těchto nabitých "kulek" odrazí pryč.
# '''[[Atmosféra Země|Atmosféra]]:''' Je jako tlustá peřina. Když do ní nějaká kosmická částice narazí, roztříští se o molekuly vzduchu na spoustu menších a slabších úlomků. Na zem tak dopadne jen neškodný "deštík" těchto úlomků.

Proč je to pro nás důležité?
* '''Pro astronauty:''' Když opustí ochrannou bublinu Země a letí třeba na Měsíc, jsou tomuto "ostřelování" vystaveni naplno. Je to jedno z největších nebezpečí pro jejich zdraví a vědci musí vymýšlet, jak je chránit.
* '''Pro naše technologie:''' Tyto částice mohou zasáhnout citlivou elektroniku v satelitech nebo letadlech a způsobit chybu nebo poruchu.
* '''Pro poznání vesmíru:''' Studium těchto "kosmických poslů" nám prozrazuje, jaké dramatické děje se odehrávají v těch nejvzdálenějších koutech vesmíru.

Takže i když ho necítíme, kosmické záření je neustálou připomínkou toho, že žijeme v dynamickém a někdy i divokém vesmíru.

== Zdroje ==
[https://www.aldebaran.cz/glossary/print.php?id=377 Aldebaran Glossary]
[https://cs.wikipedia.org/wiki/Van_Allenovy_p%C3%A1sy Van Allenovy pásy - Wikipedie]
[https://www.kosmonautix.cz/2022/02/kosmicke-zareni-a-kosmicky-vyzkum/ Kosmické záření a kosmický výzkum – Kosmonautix.cz]
[http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/dolejsi/f-je/cronin/cronin.htm Kosmické záření - James Cronin - Institute of Particle and Nuclear Physics]
[https://www.astro.cz/_data/files/2012/03/26/kosmicke-zareni.pdf Kosmické záření - astro.cz]
[https://www.wikiskripta.eu/w/Kosmick%C3%A9_z%C3%A1%C5%99en%C3%AD,_m%C4%9B%C5%99en%C3%AD_pozad%C3%AD_detektoru Kosmické záření, měření pozadí detektoru - WikiSkripta]
[https://www.stoplusjednicka.cz/casticova-sprska-odkud-se-bere-az-ceho-se-sklada-kosmicke-zareni Částicová sprška: Odkud se bere a z čeho se skládá kosmické záření? - 100+1]
[https://cs.wikipedia.org/wiki/Kosmick%C3%A9_z%C3%A1%C5%99en%C3%AD Kosmické záření - Wikipedie]
[https://www.stoplusjednicka.cz/co-jsou-van-allenovy-pasy-jsou-pro-kosmonauty-nebezpecne Co jsou to van Allenovy pásy? - 100+1]
[https://www.astro.cz/clanky/slunecni-soustava/21-faktu-o-van-allenovych-radiacnich-pasech-obklopujicich-zemi.html 21 faktů o Van Allenových radiačních pásech - Hvězdárna Valašské Meziříčí]
[https://sciencereveal.cz/hydrogely-revolucni-ochrana-pred-kosmickym-zarenim/ Hydrogely: Revoluční ochrana před kosmickým zářením | ScienceReveal.cz]
[https://www.astro.cz/clanky/kosmonautika/pilotivanie-lety-i-ochrana-pered-kosmicheskim-izlucheniem.html Pilotované lety a ochrana před kosmickým zářením - Česká astronomická společnost]
[https://wave.rozhlas.cz/objev-z-cernobylu-otevira-cestu-k-ochrane-zivota-ve-vesmiru-9377402 Objev z Černobylu otevírá cestu k ochraně života ve vesmíru - Radio Wave]
[https://www.kosmonautix.cz/2021/06/jak-chranit-kosmonauty-pred-radiaci/ Jak chránit kosmonauty před radiací? – Kosmonautix.cz]
[https://vesmir.cz/cz/casopis/archiv-casopisu/2004/cislo-11/kosmicke-zareni.html Kosmické záření - Časopis Vesmír]
[https://www.asu.cas.cz/cz/slunecni-oddeleni/aktuality/na-cem-pracujeme-slunecni-energeticke-castice-v-numerickem-modelu Sluneční energetické částice v numerickém modelu - Astronomický ústav AV ČR]
[https://radiozurnal.rozhlas.cz/vedci-vyresili-otazku-kosmickeho-zareni-prichazi-z-jine-galaxie-6604616 Vědci objasňují původ kosmického záření - Český rozhlas Radiožurnál]
[https://www.osel.cz/5361-co-urychluje-galakticke-kosmicke-zareni.html Co urychluje galaktické kosmické záření - OSEL.CZ]
[https://techfocus.cz/veda-vesmir/2916-vedci-prisli-s-novou-teorii-jake-je-slozeni-kosmickeho-zareni.html Nová teorie o složení kosmického záření - TechFocus.cz]
[https://www.stoplusjednicka.cz/jak-ochranit-astronauty-nasa-simuluje-galakticke-kosmicke-zareni-na-zemi Jak ochránit astronauty? NASA simuluje galaktické kosmické záření - 100+1]
[https://www.osel.cz/13813-radiacni-obyvatelna-zona-tvrde-galakticke-zareni-muze-podporovat-zivot.html Radiační obyvatelná zóna - OSEL.CZ]
[https://www.youtube.com/watch?v=k-S21YtYwU8 Vladimír Wagner: Kosmické záření a ochrana před ním - YouTube]
[https://www.stream.cz/hlas-na-pousti/kosmicke-zareni-ma-vliv-na-ty-kteri-casto-letaji-ve-vesmiru-je-uz-pro-nas-smrtelne-64627118 Kosmické záření má vliv na ty, kteří často létají - Stream.cz]

{{DEFAULTSORT:Kosmicke zareni}}
[[Kategorie:Astrofyzika]]
[[Kategorie:Částicová fyzika]]
[[Kategorie:Záření]]
[[Kategorie:Vytvořeno Gemini]]