קרינה אולי קיבלה ראפ גרוע מתאונות גרעיניות, אך המילה "קרינה" מקיפה למעשה מגוון גדול של תופעות. קרינה נמצאת בכל מקום, ומספר רב של מכשירים אלקטרוניים יומיומיים מסתמכים עליה. ללא קרינה מהשמש, החיים על פני כדור הארץ היו נראים אחרת מאוד, אם היו קיימים בכלל.
ההגדרה הבסיסית של קרינה היא פשוט ה- פליטת אנרגיה, בצורת פוטונים או חלקיקים תת אטומיים אחרים. אם קרינה מסוכנת או לא תלוי בכמות האנרגיה שיש לחלקיקים האלה. סוגי הקרינה נבדלים על ידי סוגי החלקיקים המעורבים ואנרגיותיהם.
קרינה אלקטרומגנטית
קרינה אלקטרומגנטית נפלטת אנרגיה בצורה של גלים המכונים גלים אלקטרומגנטיים, או אור. על פי מכניקת הקוונטים, האור הוא גם חלקיק וגם גל. כאשר הוא נחשב כחלקיק, זה נקרא פוטון. כאשר הוא נחשב כגל, זה נקרא גל אלקטרומגנטי או גל אור.
האור מסווג בהתאם לאורכו הגל, היחס הפוך לאנרגיה שלו: לאור באורך גל ארוך יש אנרגיה נמוכה יותר בהשוואה לאור באורך גל קצר. ספקטרום אורכי הגל שלו מחולק לרוב ל: גלי רדיו, מיקרוגל, אינפרא אדום, אור גלוי, קרינה אולטרה סגולה, צילומי רנטגן וקרני גמא. כאשר אור נפלט כקרינה אלקטרומגנטית, קרינה זו מסווגת גם לפי קטגוריות אלה.
קרינה אלקטרומגנטית (שכדי להדגיש אותה מחדש היא צודקת אוֹר) נמצא בכל מקום ביקום וכאן עלי אדמות. נורות משדרות אור גלוי; מיקרוגל מקרין מיקרוגל. שלט רחוק משדר אינפרא אדום כדי לשלוח אות לטלוויזיה. סוגים אלה של קרינה הם בעלי אנרגיה נמוכה ובדרך כלל אינם מזיקים בכמויות שבני אדם נחשפים אליהם בדרך כלל.
החלק של הספקטרום עם אורכי גל קצרים יותר מאור נראה עלול לגרום נזק לרקמות האדם. אור אולטרה סגול, ממש ליד האור הנראה בספקטרום, עלול לגרום לכוויות שמש ולסרטן העור.
קרינה מקצה האנרגיה הגבוהה יותר של הספקטרום האולטרה סגול, בנוסף לקרני רנטגן וקרני גמא, ידועה כקרינה מייננת: היא אנרגטית מספיק כדי להיות מסוגל לדפוק אלקטרונים מהאטומים, ולהפוך את האטומים ל יונים. קרינה מייננת עלולה לפגוע ב- DNA ולגרום להרבה בעיות בריאותיות.
קרינה מהחלל
קרינת הכוכבים, הסופרנובות ומטוסי החורים השחורים היא שמאפשרת לאסטרונומים לראות אותם. התפרצויות קרני גמא, למשל, הן פיצוצים אנרגטיים מאוד שהם אירועי הקרינה הבהירים ביותר שידוע להתרחש ביקום. הקרינה המתגלה משמשות רחוקות מאפשרת לאסטרונומים להסיק את גילם, גודלם וסוגם.
גם החלל מלא קרניים קוסמיות: פרוטונים נעים במהירות וגרעינים אטומיים הנצמדים בקוסמוס במהירות האור כמעט, הרבה יותר כבדים מפוטונים. בגלל המסה והמהירות שלהם, יש להם כמויות אנרגיה גבוהות להפליא.
עלי אדמות, הסכנה הנובעת מהקרניים הקוסמיות היא זניחה. האנרגיה של חלקיקים אלה מושקעת בעיקר בפירוק קשרים כימיים באטמוספירה. עם זאת, קרניים קוסמיות מהוות שיקול מרכזי עבור בני האדם בחלל.
טיולים במסלול כדור הארץ נמוך, כולל תחנת החלל הבינלאומית, עדיין מוגנים מפני קרניים קוסמיות על ידי כמה גורמים. עם זאת, כל משימת צוות ארוכת טווח מעבר למסלול כדור הארץ נמוך, למאדים, למשל, או לירח למשימה ממושכת, צריכה להקל על סכנות בריאותיות של קרניים קוסמיות לאסטרונאוטים שלה.
דעיכה רדיואקטיבית
הגרעינים של חומר רדיואקטיבי או חומר רדיואקטיבי, כגון אורניום או ראדון, אינם יציבים. כדי להתייצב, הגרעינים יעברו תגובות גרעיניות, כולל התפרקות ספונטנית, וישחררו אנרגיה כשהם יעשו זאת. אנרגיה זו נפלטת בצורת חלקיקים. החלקיקים הנפלטים כאשר החומר מתפורר קובעים באיזה סוג ריקבון מדובר. ישנם שלושה סוגים עיקריים של קרינה מריקבון גרעיני: קרינת אלפא, קרינת בטא וקרינת גמא.
קרינת גמא היא הפשוטה ביותר, מכיוון שהיא פוטון בעל אנרגיה גבוהה הנפלט מהאטום הרדיואקטיבי באורך גל בחלק הגמא של הספקטרום.
קרינת בטא היא התמרה של פרוטון לנויטרון, שמקלה על ידי פליטת אלקטרון. תהליך זה יכול לקרות גם באופן הפוך (הפיכת נויטרון לפרוטון) על ידי פליטת פוזיטרון, שהוא המקביל לחומר חיובי של אלקטרונים. חלקיקים אלה מכונים חלקיקי בטא למרות שיש להם שמות אחרים.
קרינת אלפא היא פליטת "חלקיק אלפא", העשוי משני נויטרונים ושני פרוטונים. זהו גם גרעין הליום סטנדרטי. לאחר ריקבון זה, האטום המקורי מספרו האטומי ירד ב -2, תוך שינוי זהותו האלמנטרית ומשקלו האטומי ירד ב -4. כל שלושת הסוגים של קרינת ריקבון הם מיינן.
לריקבון רדיואקטיבי שימושים רבים, כולל טיפול בהקרנות, תיארוך לפחמן רדיואלי וכו '.
העברת חום קרינה
ניתן להעביר אנרגיית חום ממיקום אחד למשנהו באמצעות קרינה אלקטרומגנטית. כך חום מגיע לכדור הארץ דרך ואקום החלל מהשמש.
צבע האובייקט משפיע על מידת יכולתו לספוג חום. הלבן משקף את רוב אורכי הגל, ואילו השחור סופג. חפצים מכסף ומבריק משקפים גם הם. ככל שמשהו יותר משקף, כך הוא יספוג פחות אנרגיה מקרינה, ויתחמם פחות כאשר הוא נחשף לקרינה. זו הסיבה שחפצים שחורים הופכים לחמים יותר בשמש מאשר חפצים לבנים.
בולמי אור טובים, כמו חפצים שחורים, הם גם פולטים טובים כשהם חמים יותר מסביבתם.
אפקט החממה
אם הקרינה עוברת דרך חומר שקוף או שקוף למחצה לאזור סגור, היא עלולה להילכד כאשר היא נקלטת ונפלטת מחדש באורכי גל שונים.
זו הסיבה שמכונית שלך מתחממת כל כך בשמש גם אם היא רק 70 בחוץ; המשטחים בתוך מכוניתכם סופגים את הקרינה מהשמש, אך פולטים אותה מחדש כחום באורכי גל ארוכים מכדי לחדור לזכוכית החלון. אז במקום זאת, אנרגיית החום נשארת כלואה בתוך המכונית.
זה קורה גם עם האטמוספירה של כדור הארץ. אדמה ואוקיאנוס שחוממו על ידי השמש יפיקו מחדש חום נספג באורכי גל שונים ממה שהיה לאור השמש במקור. זה לא יאפשר לחום לחזור דרך האטמוספירה, ולהשאיר אותו לכוד קרוב יותר לכדור הארץ.
קרינת Blackbody
גוף שחור הוא א תֵאוֹרֵטִי, אובייקט אידיאלי הקולט את כל אורכי הגל של האור ופולט את כל אורכי הגל של האור. עם זאת, הוא פולט אור באורכי גל שונים בעוצמות שונות.
ניתן לתאר את עוצמת האור, או השטף, כמספר הפוטונים ליחידת שטח הנפלטים מהגוף השחור. ספקטרום גוף שחור, עם אורך גל על ציר ה- X ושטף על ציר ה- y, יראה תמיד שיא באורך גל מסוים; יותר פוטונים נפלטים עם אנרגיה זו מכל ערך אנרגיה אחר.
שיא זה משתנה בהתאם לטמפרטורה של הגוף השחור על פי חוק העקירה של וינה: השיא יקטן באופן ליניארי באורך הגל עם עליית הטמפרטורה של הגוף השחור.
מכיוון שהם מכירים את הקשר הזה, אסטרונומים לעיתים קרובות מדגמנים כוכבים כגופים שחורים מושלמים. אמנם מדובר בקירוב, אך הוא נותן להם הערכה טובה לטמפרטורת הכוכב, שיכולה לספר להם היכן הוא נמצא במחזור חייו.
יחסי גוף שחורים חשובים נוספים הם חוק סטפן-בולצמן, האומר כי האנרגיה הכוללת שמקרין גוף שחור הינה פרופורציונאלית לטמפרטורה שנלקחה לכוח הרביעי:4.
