Kosmische Strahlung
Englisch: cosmic radiation
Definition
Die kosmische Strahlung ist eine Form hochenergetischer ionisierender Strahlung, die aus dem Weltall auf die Erde trifft. Sie besteht überwiegend aus energiereichen geladenen Teilchen sowie aus sekundärer Strahlung, die durch Wechselwirkungen mit der Atmosphäre entsteht. Kosmische Strahlung ist eine wichtige Quelle der natürlichen Strahlenexposition des Menschen.
Herkunft
Die kosmische Strahlung entsteht hauptsächlich außerhalb des Sonnensystems und wird als primäre kosmische Strahlung bezeichnet. Ihre wichtigsten Quellen sind:
- Supernova-Explosionen
- hochenergetische astrophysikalische Prozesse in der Milchstraße
- Teilchenbeschleunigung in Sternen und Galaxien
Ein kleiner Anteil stammt aus der Sonne und wird als solare kosmische Strahlung bezeichnet. Die primäre kosmische Strahlung besteht überwiegend aus:
- Protonen (ca. 85–90 %)
- Heliumkernen (α-Teilchen)
- schwereren Atomkernen
Wechselwirkung mit der Atmosphäre
Beim Eintritt in die Erdatmosphäre treten die hochenergetischen Teilchen in Wechselwirkung mit Atomkernen der Luft. Dabei entstehen sogenannte Teilchenschauer aus sekundären Teilchen, darunter:
Ein Teil dieser sekundären Strahlung erreicht die Erdoberfläche und trägt zur natürlichen Hintergrundstrahlung bei.
Höhenabhängigkeit
Die Intensität der kosmischen Strahlung nimmt mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel deutlich zu, da die abschirmende Wirkung der Atmosphäre abnimmt. Typische effektive Dosen sind:
- Meereshöhe: ca. 0,3 mSv/Jahr
- Gebirgsregionen: bis etwa 1 mSv/Jahr
- In Flugzeughöhe (ca. 10–12 km) 3–6 µSv pro Stunde.
Dadurch können insbesondere bei häufigen Langstreckenflügen zusätzliche Strahlenexpositionen entstehen.
Strahlenschutz
Die kosmische Strahlung trägt wesentlich zur natürlichen Strahlenexposition der Bevölkerung bei. Für das fliegende Personal im zivilen Luftverkehr kann die jährliche Strahlenexposition mehrere Millisievert betragen. Aus diesem Grund gelten Flugbesatzungen nach europäischem und deutschem Strahlenschutzrecht als beruflich strahlenexponierte Personen. Ihre Strahlenexposition wird daher überwacht und bewertet.
Abschirmung
Die Intensität der kosmischen Strahlung wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:
- Höhe über dem Meeresspiegel
- geographische Breite (Einfluss des Erdmagnetfelds)
- Sonnenaktivität
Die Atmosphäre und das Magnetfeld der Erde wirken als natürlicher Strahlenschutz, indem sie einen großen Teil der kosmischen Strahlung abschirmen. Ohne diese Schutzwirkung wäre die Strahlenexposition an der Erdoberfläche deutlich höher.