神秘的高空辐射云

惠子

2013年，为了弄清楚来自太阳风和宇宙射线的辐射对飞行人员会有多大的影响，NASA开启了一个大的调查项目。研究者们将辐射传感器安置在265架飞机上，这些飞机飞行的海拔高度能达17.3km，传感器将时时记录飞机在不同海拔和不同纬度所受到的宇宙辐射量。

这一项目持续时间长达4年。2017年项目结束时，研究者们从这些测量仪器里获得了大量数据。研究表明，由于大气更稀薄，更接近外太空，高空辐射确实比地面高很多。而且飞行时间越长、飞行高度越高，来自宇宙射线的辐射剂量就越多。

这一实验结果符合研究者的预期。因为科学家们早就知道搭乘飞机受到的辐射剂量，取决于搭乘飞机的时间及地点。一般来说，要达到照一次X光胸片的剂量，在极地高空需要飞12.5个小时，中纬度是25个小时，赤道飞行则是100个小时。

然而，令科学家们没有想到的是，这次研究探测的剂量远远超过以上标准，至少在6次高纬度地区的高海拔飞行中，辐射量会陡然增加到科学家们预计辐射量的2倍。

比如 2015年10月3日，一架飞机从智力南部起飞，向南飞行执行南极冰架厚度测量的任务。在飞机飞过南极半岛时，飞行高度始终保持在1万1千米，然而，当经过一个点时，传感器记录到了陡然增加2倍的电离辐射，持续时间达30分钟。然而，这个时候，飞机没有改变方向或者飞行高度，辐射环境为什么突然改变了呢？

不仅仅是NASA的这次研究发现了一些神秘的高空辐射点，韩国研究人员也发现了在韩国和朝鲜边界上空，也出现了一些会让辐射量陡然增加的点。研究者们将这些神秘的点称为“辐射云”。

神秘的高空辐射

研究表明，这些辐射云一般出现在南北纬度在50度以上的高纬度地区，海拔一般在16.76千米以上（平流层），当飞机经过这些辐射云时，接触到的辐射会是其他相同维度和相同海拔高度地区的两倍。那么，辐射云是如何形成的呢？

一般认为，高空辐射的来源来自宇宙射线和太阳风，但出现这些辐射云的地区，并没有出现异常的太阳风暴活动以及遭到更强烈宇宙射线“轰击”，所以，辐射云的放射性物质一定来自别处。

负责这次调查的研究专家发现辐射云出现时，往往也会出现磁暴，这就提出了另一种解释。我们知道，地球磁场是一个天然的磁捕集器，它能俘获从外层空间入射的电子和质子，形成一个带电粒子区域，这一区域叫范艾仑辐射带。

范艾仑辐射带有两层，内层在地面上空800～4000千米处，外层在6000千米以上。一般，在范艾仑辐射带中，带电粒子围绕地球磁场的磁感线做螺旋运动，而在靠近两极处被反射回来。这样，带电粒子会在辐射带中来回振荡，直到因粒子间的碰撞而被逐到外太空为止。然而，当出现地磁暴时，带电粒子（质子、电子）形成的电流会冲击地球磁场，让范艾仑辐射带外层的高能电子逃逸到高层大气中，与氮、氧原子和分子发生碰撞，形成次级宇宙射线。由宇宙中的辐射源（如恒星）直接发出的辐射是初级宇宙射线。次级宇宙射线是指由初级宇宙射线撞击其他物体（如大气）时发出的辐射。这种次级宇宙射线可能就是辐射云形成的原因。

应对措施

不过，现在这种推测还未得到证实，即便如此，这个研究依旧影响深远。由于坐飞机是大多数人旅行的首选，这就意味着假如我们经过这些辐射云时，会经受更高的辐射量。比如，从伦敦到旧金山的10小时航班中，辐射量相当于1次胸透，然而，这一旅程会有许多辐射云，一旦飞机穿过一个辐射云，就可能受到相当于1次胸透的20分之一的辐射量，而如果沿途经历5个辐射云，一趟航程，你就可能多获得相当于一次胸透4分之一的辐射量。

虽然一次胸透的致癌风险仅有一百万分之一，对于我们普通人来说，并不危险。但是对于那些经常乘坐飞机一族，比如飞行员、机务人员，以及一些怀胎不足三月的孕妇，这个辐射量依旧是非常危险的。

幸好，如果放射云是粒子從地球磁场带泄露的结果，那么卫星数据和机载传感器就能够帮助我们确定天空中这些云所在的地方，在将来，就像会避开火山云一样，飞机可能会临时更改航线，绕过这些辐射云。