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地球大氣層伽馬射線監測儀器設備將被送往太空

來源： http://www.siela.cn/ 　類別：行業動態　更新時間：2013-04-15　閱讀次

北京時間4月15日消息，據美國福克斯新聞網報道，近期在維也納舉行的歐洲地球科學聯盟會議上，科學家們指出需要發射更多的地球觀測衛星，以便對一種被稱為“黑色閃電”的神秘現象進行更加細致的觀測。
　　人類的肉眼無法看到黑色閃電，這是一種非常罕見的自然現象，當其發生時會產生伽馬射線輻射，導致在民航客機飛行高度上的乘員們遭受相當于數次胸片X射線照射或CT掃描的輻射劑量。不過研究人員也強調稱這一現象并不會對飛行人員的安全構成明顯的危險。美國佛羅里達科技大學的物理學家約瑟夫？杜威表示：“了解到這種奇特的現象會在地球大氣層深處發生，就像常見的雷電那樣，讓人感到驚訝。”
　　目前在軌運行且可以觀測此類現象的衛星，其設計都并非是對準地球的；相反，這些衛星的眼睛都盯著宇宙深處的黑洞和其它輻射伽馬射線的天體或現象，地球的位置正好就在衛星觀測方向的身后。
　　這種情況讓科學家們感覺需要研制一顆專用的對準地球的伽馬射線觀測衛星。意大利羅馬大學和國家天體物理研究所的天體物理學家馬可?塔瓦尼表示：“這是一個重要事項，我們需要做進一步的研究。”
　　大氣層中的伽馬射線
　　“黑色”閃電是雷暴中的一種放電現象，會產生所謂的“地面伽瑪射線閃”現象。伽馬射線是一種擁有極高能級的電磁波，其能級水平高于紫外線和X射線。這種現象一般發生在大氣層中存在強電場的區域。
　　在電場中，電子被加速到接近光速的水平。此時這些電子和空氣中的分子相互撞擊產生伽馬射線粒子。隨后這些伽馬射線衰變成電子和它的反粒子：正電子。這些粒子進一步與空氣分子發生撞擊，隨之產生更多伽馬射線。
　　20世紀90年代，科學界第一次觀測到這種神秘的“地面伽瑪射線閃”。不過在當時，研究人員們普遍認為其可能存在于大氣高層，因而遠離人們的居住區域。然而就在8年之后，一個研究組發現地球低層大氣在發生閃電時也出現了伽馬射線流。這一發現引起了人們的關注，他們擔心這種現象是否會對民航班機的飛行構成影響。
　　塔瓦尼表示，在未來發射對準地球的伽馬射線觀測衛星之后，該系統應當與其它體系，如氣象預報以及航班乘組系統之間實現聯網，并將其作為一種預警措施確保航班的安全。科學家們關注的重點在于伽馬射線如何產生中子，因為這將增加乘坐航班飛行人員的暴露風險。
　　塔瓦尼表示，足夠強度的伽馬射線會激發空氣中氧原子和氮原子，甚至飛機機身上鋁合金材料原子的原子核。這些原子核會很快衰變，這樣的結果是在短暫的時間內會導致環境中中子濃度的上升。
　　塔瓦尼表示：“中子是有害的。”不過他也指出，事實上乘坐飛機旅行的人員本身由于高度的原因已經暴露在比地面強300倍左右的中子輻射環境下，這是高空環境的正常輻射水平，飛機制造商們在設計飛機時便已經考慮這一因素并加以防護。然而大氣中產生的額外中子輻射則不在當初的設計考慮范圍之內。
　　目前科學家們暫時調用意大利的AGILE衛星以及美國的費米伽馬射線空間望遠鏡進行對地球大氣中伽馬射線現象的觀測，這些探測器原本是設計用來丟宇宙深處的X射線和伽馬射線現象進行研究的。現在，科學家們正在加緊設計專用的地球大氣層伽馬射線監測儀器設備，不久之后就將被送往太空。這就是“大氣-空間相互作用探測器”。這臺儀器設備預計將于2013~2014年期間由HTV貨運飛船送往國際空間站上安裝。這臺設備由歐洲設計制造，其包括一套相機和伽馬射線探測器，其將對地球大氣中的極端雷暴現象，云層，大氣以及水循環等現象進行詳盡考察。