Wie is er bang voor zonnevlekken?

Geschreven door Dr. Tony Phillips, 10 juli 2005

Vertaling Ir A.Hekstra

Zonne activiteit kan voor astronauten verrassend goed zijn.

Image303

Links: Scott E. Forbus h ontdekte de verrassende omgekeerde evenredigheid tussen zonne activiteit en kosmische straling.

in september 2005 ging de zon tekeer. Bijna elke dag gedurende twee weken, begin september, kwamen zonnevlammen uit een enorme gat, dat men de naam "actief gebied 798/808" had gegeven. Röntgenstraling ioniseerde de bovenste atmosfeer van de Aarde. Protonen afkomstig van de zon bestookten de maan. Het was niet een goede tijd om in de rumte te zijn.

Gedurende de storm gebeurde iets vreemds aan bppord van het Internationale Ruimte Station (ISS): het stralingsniveau daalde.

Image304

"De bemanning van de ISS absorbeerde 30% minder kosmische straling dan normaal," zegt Frank Cucinotta, hoofd van NASA’s gezondheid zorg in het Johnson Ruimte Centrum. "De Stormen verbeterden de stralingsomgeving binnen het ruimtestation."

Rechts: Het Internationale Ruimte Station (ISS)

Wetenschappers hebben dit fenomen al lange tijd geweten. Het wordt de Forbush daling genoemd, naar de amerikaanse fysicus ScottE. Forbush, die in de 30’er en 40’er jaren van de vorige eeuw kosmische straling bestudeerde. Als de kosmische stralen de bovenste atmosferische lagen raken, produceren zij secumdaire deeltjes, die de grond kunnen bereiken. Door zijn metingen aan deze deeltjes, merkte hij op, in tegenstelling tot wat men dacht, dat de kosmische straling verminderde als de zonne-acitviteit groot was.

De reden is eenvoudig: Als zonnevlekken exploderen, stoten zij enorme wolken van hete gassen uit, weg van de zon. Deze wolken, die men CME’s (coronale massa uitstoten) noemt, bevatten niet alleen gassen maar ook magnetische velden, flarden magnetisme die weggerukt worden van de zon door de explosie. Magnetische velden buigen geladen deeltjes af, dus als een CME langs de Aarde schiet, dan worden ook de electrisch geladen kosmische stralen meegesleurd, die anders de Aarde zouden bereiken. Dit heet "Forbush vermindering".

Waar de CMEs dan ook heen gaan, de kosmische stralen worden afgebogen. De Forbush vermindering is geconstateerd op Aarde en in de ruimte om de Aarde aan boord van de MIR en de ISS. De Pioneer 10 en 11 en de Voyager 1 en 2 satellieten hebben het ook meegemaakt, voorbij de baan van Neptunus.

Eén enkele CME kon de kosmische straling onderdrukkengedurende enkele weken. Voortgezette zonne-activiteit kan ze voor een veel langere tijd onderdrukken: "2005 is een verbazend actief jaar geweest voor de zon," schrijft Cucinotta. Sedert januari hebben de astronomen 14 krachtige X-klasse zonnevlammen gezien en een nog groter aantal CMEs. De bemanning van de ISS heeft daardoor minder kosmische straling ondergaan gedurende het hele jaar."

Dit verhaal is ironisch omdat vlammen en CMEs zelf de bron zijn van dodelijke straling. CMEs in het bijzonder veroorzaken "proton stormen". Op weg naar de Aarde, gaan de CMEs door de buiten-atmosfeer van de zon, en ploegen door het hete gas dat een temperatuur heeft van meer dan 1 miljoen graden met een snelheid van meer dan 1,5 miljoen km per uur. Protonen in het pad van een CME kunnen worden versneld tot zeer gevaarlijke energie nveaux.

Er is geen astronaut die een zwerm van dergelijke hoog-energetische protonen tegen wil komen. Zulke stormen zijn echt ziek-makend, zij veroorzaken braken, vermoeidheid en vermindering van het aantal bloedlichaampjes. Zonder medische hulp zal een astronaut die lijdt aan de stralingsziekte sterven. Maar nu het goede nieuws: er zijn maar weinig protonen die door de wand van een ruimteschip doordringen. Zo lang de astronauten binnen blijven, zijn zij veilig.

image305Kosmische stralen zijn anders en erger. Dit zijn sterk geladen deeltjes, kleiner dan atomen, die voornamelijk van buiten ons zonnestelsel komen. Zij kunnen afkomstig zijn van exploderende sterren, zwarte gaten en andere hemellichamen, vele malen groter dan onze zon in geweld. Anders dan protonen afkomstig van de zon, die gemakkelijk kunnen wordeb tegengehouden door materialen zoals aluminium of plastic kunne kosmische stralen niet volledig worden gestopt met welke technologie dan ook.

Zelfs binnen hun ruimteschepen kunnen de astronauten niet worden beschermd tegen de voortdurende stroom van kosmische straling die dwars door de huid van het ruimteschip gaat. De deeltjes gaan het vlees in en vernietigen weefsels op microscopisch niveau. Een mogelijk gevolg kan zijn, dat het DNA gebroken wordt, hetgeen na verloop van tijd kanker, blindheid en andere ziekten kan veroorzaken.

Boven: Kosmische Neutronen tellingen uit Moskou. De Stralingsniveaux daalden begin september tijdens een periode van intense zonne-activiteit.

Niemand kent alle gevaren van kosmische stralen voor mensen. "We zijn niet lang genoeg in de ruimte geweest" zegt Cucinotta.

Met de uitzondering van korte reizen naar de Maan 40 jaar geleden, legt hij uit, zijn astronauten nooit volledig blootgesteld aan kosmische straling vanuit de ruimte. Dicht bij de Aarde, waar de ISS in een baan om de Aarde draait, zijn de bemanningen beschermd zowel door de wand van hun ruimteschip, alsook door het magnetische veld van de Aarde en het gigantische massieve lichaam van de Aarde zelf. Een tocht van 6 maanden naar Mars, ver van deze beschermende schilden, is iets nieuws. Wat zijn de risicos voor de lange duur? Hoe veel bescherming is nodig om de astronauten veilig te houden? NASA onderzoekers worstelen met deze vragen.

Eén ding is duidelijk: "Vermindering van de blootstelling is een goede zaak," zegt hij.

image306

De zon kan daarbij helpen. Om de 11 jaar bereikt de zon een piekuitstoot-punt, het zonne-maximum genoemd. Het vond plaats in 2000, en in de toekomst ongeveer in 2011 en 2022. Gedurende het zonne-maximum worden CMEs dagelijks gevormd, en de zonne-wind blaast routine-matig, geknoopte magnetische velden door het interne deel van het zonnestelsel. Deze velden geven een soort extra beveiliging voor reizen naar de maan en naar mars, door de kosmische stralingsuitstoten in het biologische gevaarlijke energie traject van 100 tot 1000 MeV te verlagen met 30% of meer.

Zonne-max in 1989.

De planologen van toekomstige reizen zouden deze lange reizen door het zonnestelsel kunnen plannen in perioden van het zonne-maximum, en zo doende profijt trekken van deze verlaging in kosmische straling.

Misschien zijn zonnevlammen toch niet zo slecht.

Informatie.

Solar Minimum Explodes -- (Science@NASA ) Solar minimum is looking strangely like Solar Max.

Cosmic Rays vs. the Solar Cycle: Click here to view cosmic ray dose rates for astronauts orbiting Earth inside aluminum-shielded spaceships during two recent solar cycles. Image credit: Frank Cucinotta.

Scott E. Forbush -- a biography penned by James Van Allen

Sickening Solar Flares -- (Science@NASA) NASA researchers discuss what a big proton storm might do to someone on the Moon.

Can People Go to Mars? -- (Science@NASA) Cosmic rays pose a threat to astronauts bound for Mars. How dangerous is it out there? NASA scientists are working to find out.

A New Kind of Solar Storm -- (Science@NASA) Going to the Moon? Be careful. A new kind of solar storm can take you by surprise.

What is an X-flare? -- get the answer from SpaceWeather.com

Index Antropologie Artikelen Astronomie Bijbellezen Bijbelse Geschiedenis  Biologie
Ouderdom Aarde Diverse Bronnen Filosofie Geologie Gods Handen Klimaat Milieu