Slunce – zdroj kosmického zářeníTabulka elementárních částic kosmického záření: Elementární částice kosmického záření jsou v tabulce seřazeny podle velikosti hmoty, je tam uveden též náboj a střední životní doba částice. V tabulce jsou částice jak primární, tak sekundární složky. Za částice kosmického záření počítáme nejen tyto elementární částice, ale též jádra lehkých a těžkých prvků, až do atomové váhy železa. Ukázalo se, že právě při některých slunečních erupcích se zvyšuje v oblacích kosmického záření podíl lehčích a těžších prvků. Seznam elementárních částic nelze považovat za konečný, je stále doplňován na základě nových objevů.Transformace primárního záření v zemské atmosféře: Při průletu částic nějakou látkou, například atmosférou, jsou částice jednak brzděny, jednak pohlcovány, ale rodí se i částice nové. Některé z nově vzniklých částic mají takovou energii a vlastnosti, že mohou rozbít další jádro, a tak vzniká z jedné primární částice celá lavina sekundárních částic. Na grafu je schematicky znázorněna transformace primární složky v prvky sekundární složky. Možné cesty rozpadů a přeměn naznačují šipky. Všechny prvky sekundární složky dělíme podle povahy záření dále na složku nukleonovou, složku pronikavého záření (též tvrdá složka) a složku měkkého záření. Obdobný rozpad se neděje jen v zemské atmosféře, ale i v ochranném obalu kabiny kosmonautů. Kosmické primární i sekundární záření je ve větších dávkách živým organismům nebezpečné. Prvky, ze kterých se skládají živé buňky, jsou při střetávání s kosmickými částicemi rozkládány, transformovány obdobným způsobem, jako je tomu v zemské atmosféře. Proto člověk musí mít v kosmických kabinách dostatečně tlustou a vhodnou ochranu, jakýsi krunýř, který by mu nahrazoval ochrannou funkci zemské atmosféry. Intenzita kosmického záření uvnitř kabiny smí být i v době slunečních erupcí jen taková, aby nepřekračovala nebezpečnou dávku.+28Principy měření kosmického záření: Kosmické záření můžeme sledovat různými způsoby: ionizačními komorami, Geiger-Müllerovými počítači různých variant, scintilačními počítači, krystalovými počítači, Wilsonovými mlžnými komorami a speciálními emulzemi na fotografických deskách. Uvedeme jen některé z metod: Geiger-Müllerův počítač (na obr.) se skládá z válcové trubičky K, která je katodou. Podél osy trubice je upevněn kovový drátek A, který je anodou. Obě elektrody K a A jsou v upevnění od sebe izolovány a uloženy do zatavené baňky naplněné zředěným plynem, například argonem s příměsí par organických látek. Počítač pracuje tak, že na A a K se napojí přes odpor R vysoké napětí kolem 1000 V. Reakce počítače na průchod nabité částice kosmického záření se projeví tak, že v počítači vznikne krátkodobý výboj, trvající desetitisíciny vteřiny. Každá nabitá částice nebo i v menší míře fotony ionizují při průletu počítače náplň. Na odporu R při průletu částice se vyvolá impuls napětí. Počet impulsů je pak roven počtu prošlých částic. Scintilační počítače jsou založeny na počítání světelných záblesků při dopadu některých částic (elektronů, částic alfa a fotonů gama) na fluorescenční stínítko se speciální fosforovou příměsí. Částice a fotony při průletu vrstvou stínítka uvádějí molekuly do vyšších energetických stavů, nebo je ionizují, a tím vznikají světelné záblesky. Záblesky počítá zvláštní zařízení. Dráhy nabitých částic můžeme pozorovat ve Wilsonově mlžné komoře. Je to uzavřený prostor (válec) naplněný plynem s nasycenými parami. Když se tento prostor náhle zvětší, páry se rozepnou (expanze), prostředí se ochladí a páry se stanou přesycenými. Přesycené páry se srážejí na prachových částečkách, a když jsou tyto částečky odstraněny, srážejí se páry při expanzi na iontech, které se vytvářejí při průletu nabitých částic kosmického záření. Při osvětlení ze strany komory můžeme tyto dráhy přímo pozorovat, nebo i fotografovat. Některé principy měření kosmického záření byly vysvětleny jen schematicky. Ve skutečnosti je vědecké upotřebení každého způsobu velmi složité.Přístroje na měření kosmického záření – uspořádání: Kubické teleskopy – příklad uspořádání, obr. a: V třech řadách 1, 2, 3 jsou uloženy Geiger-Müllerovy počítače. Mezi 2. a 3. řadou je absorbující vrstva olova 10 cm tlustá, aby se zaznamenala při trojité koincidenci jen pronikavá složka záření (mezony). Koincidencí rozumíme zachycení průletu částice ve všech patrech počítačů. Efektivní plocha naplněná počítači se pohybuje kolem 3 000 cm². Vzdálenost mezi řadami je 60 cm. Neutronové monitory – příklad uspořádání, obr. b: Monitor se skládá ze 6 počítačů neutronů. Počítače jsou uloženy v olovu a parafinu. Jsou naplněny BF₃ (fluorid boru) s příměsí izotopu bóru. Tyto počítače sledují pouze pomalé neutrony, které vznikají při průletu částic v parafinovém obalu.Srážka primární částice alfa o energii ~10¹³ eV s jádry emulze fotografické desky: Částice alfa i některé další částice při průletu speciální fotografickou emulzí zanechávají trvalý obraz své dráhy (stopy), který se dá po vyvolání pozorovat v mikroskopu. Částice proletují emulzí, přitom ovlivňují zrnka halogenů stříbra, a ty se dají proto vyvolat. Ionizační účinky při průletu způsobují uvolňování stříbra ze sloučenin obsažených v emulzi. Z délky doběhu částic v emulzi desky se dá měřit jejich energie a to u částic alfa, protonů, mezonů i elektronů. Z drah na vyvolaných speciálních deskách můžeme určit hmotu částic, a to z hustoty zasažených zrn emulze, které jsou měrou toho, jak částice ztrácejí svou energii. Z drah se určuje i náboj částic, a to podle toho, jaká je hustota zrn emulze na konci dráhy částice. Na obr. je kopie srážky ze zpracované desky. Je zde patrný úzký svazek rychlých mezonů, širší svazek mezonů a stopy jaderných odštěpků; všechny produkty se vytvořily jako následek srážky částice alfa primárního kosmického záření s jádrem prvku obsaženého v emulzi.Ovlivňování zemského vzdušného obalu vlnovým zářením a korpuskulárním zářením: Levá část obr. znázorňuje Zemi s magnetickými póly a s magnetickými silokřivkami při ovlivňování zemské atmosféry zářením vlnové povahy (fotony). Krátkovlnné ionizující záření od slunečních erupcí způsobuje poruchy jen na osvětlené straně Země. Pravá část obr.: sluneční nabité částice kosmického záření (např. protony) jsou stáčeny v magnetickém poli Země a pronikají převážně na noční straně Země hluboko do vzdušného obalu a tam způsobují poruchy ionosférických vrstev.Šíření kosmického záření v magnetickém poli Země: Vzhledem k tomu, že některé výrony kosmického záření ze Slunce obsahují vysokoenergetické částice, které není magnetické pole Země s to stočit na noční stranu Země, pronikají tyto částice do atmosféry i na denní straně Země. Děje se tak i v tomto případě jen v mírných a vyšších zeměpisných šířkách, kde se nabité částice drahou spíše přimykají k magnetickým siločarám zemského pole. V oblastech kolem zemských magnetických pólů pronikají částice hluboko; v oblastech nad rovníkem částice nepronikají, nejsou s to totiž prorazit magnetickou bariéru, která tam je v podobě magnetických silokřivek a na kterou dopadají převážně kolmo. Proto se odrážejí zpět do meziplanetárního prostoru. Magnetické pole vliv na dráhy neutronů nemá, neboť to jsou elektricky neutrální částice (dráhy jsou vyznačeny čárkovaně).Tvar oblaku korpuskulí, tvar magnetického pole a dráhy kosmických částic mezi Sluncem a Zemí: Částice kosmického záření s nábojem se šíří od Slunce k Zemi podél magnetických silokřivek slunečního pole. Magnetické pole Slunce ovlivňuje dráhy částic nejméně až do vzdálenosti planety Jupitera. Kdybychom se podívali na Slunce shora (od pólu), byly by silokřivky magnetického pole Slunce zatočeny proti směru jeho rotace. Je to způsobováno téměř trvalými proudy nabitých částic – korpuskulí, které se šíří od Slunce do prostoru a strhávají s sebou magnetické pole. Zdroje těchto proudů pomalých korpuskulí se s rotací Slunce otáčejí. Tím se vytváří spirálové stočení magnetického pole v rovníkové rovině. Nastala-li erupce, při níž bylo vyvrženo kosmické záření, velmi rychlé částice tohoto záření se krouživým pohybem kolem magnetických silokřivek přibližují k Zemi. Nejkratší jsou dráhy kosmického záření tehdy, když mezi Sluncem a Zemí je právě stočený oblak pomalého korpuskulárního záření. Někdy se však vytvoří taková situace, že k Zemi dorazí po složitých drahách kosmické a subkosmické částice vyvržené erupcí, která nastala na straně Slunce odvrácené k Zemi. Stane se tak proto, že magnetické silokřivky vycházející od zdroje na odvrácené straně Slunce jsou stočeny a přecházejí daleko nad západním okrajem slunečního disku až do prostoru mezi Sluncem a Zemí. Kosmické záření šířící se krouživým pohybem podél silokřivek dospěje tak k Zemi od zdroje, který ze Země nelze vidět.Jedna z největších erupcí z 25.7.1946 byla doprovázena výronem kosmického záření zaznamenaného na zemském povrchu: Bylo známo, že jen velmi mohutné erupce byly doprovázeny výronem kosmického záření. Takových případů do roku 1942 známe celkem 12. Je ještě několik desítek erupcí, při nichž bylo vyvrženo subkosmické záření, tj. záření o menších energiích 10⁶–10⁸ eV. Toto záření neproniká ani v podobě sekundární složky v takovém množství k zemskému povrchu, aby přístroje na Zemi mohly zaznamenat vzrůst záření. Subkosmické záření od Slunce můžeme zachytit přístroji umístěnými na balónech ve stratosférických výškách. Byly však mnohdy mohutné erupce a nebylo zaznamenáno ani kosmické záření, ani subkosmické záření. Studoval se proto problém, jaké typy erupcí, popřípadě která jejich vývojová fáze je zdrojem urychlení a propuštění částic ze sféry magnetického pole nad aktivní oblastí na Slunci a ze sféry celkového magnetického pole Slunce. Na obrázku je fotografie erupce z počátku jejího bouřlivého rozvoje (16 h 34 min). Všimněte si tvarů hlavních zářících vláken erupce; mají tvar ležatého tiskacího písmene Y.Erupce z 25.7.1946 v pokročilém stadiu rozvoje (17 h 57 min): To je již stadium největšího plošného rozvoje erupce. Vytvořily se dvě zářící vlákna téměř paralelně vedle sebe. Kosmické záření od této erupce dorazilo dávno na Zemi. Bylo zaznamenáno již krátce poté (dolet trval jen několik málo minut), co se vytvořil právě takový tvar erupce, který připomínal velké tiskací písmeno Y, jak jsme viděli na předchozím obrázku této erupce.Vzrůst kosmického záření při erupci z 25.7.1946 a pokles záření spojený s magnetickou bouří 26. a 27.7.1946: Horní křivka na obr. udává vzrůst kosmického záření 25.7.1946 v době velké erupce; vzrůst je v procentech. Nula procent je hladina záření normální výše. Vzrůst byl způsoben tím, že mimo kosmické záření z okolního Vesmíru dopadly na Zemi též částice kosmického záření vyvržené erupcí. Později, 27.7. je patrný na křivce hlubší pokles měřené intenzity kosmického záření. Pokles byl způsoben tím, že relativně pomaleji se šířící oblak korpuskulí vyvržených též erupcí 25.7.1946 zastínil vlastním unášeným magnetickým polem kosmické záření přicházející z Vesmíru natolik, že se snížila dokonce normální hladina kosmického záření měřená na Zemi. Pomalu se šířící oblak korpuskulí se tehdy projevil polárními zářemi a poruchou zemského magnetického pole, tzv. magnetickou bouří. O tom nám podává zprávu spodní křivka udávající průběh měřené horizontální intenzity magnetického pole Země. Některé erupce tak způsobí jednak vzrůst kosmického záření, což je velmi řídký jev, jednak pokles, který následuje za několik desítek hodin po erupci. To je jev již častější.Měření primárního kosmického záření při letu sovětské kosmické sondy k Měsíci dne 12.9.1959: Speciální aparaturou umístěnou na této sondě se zjistilo, že v době poměrně malých erupcí na Slunci, které vyslaly též rádiové záření zachycené radioteleskopy, vlétla sonda do poměrně kompaktních oblaků kosmického záření. Oblaka byla složena též z jader těžších prvků. Na křivkách a, b je záznam rádiového záření, kterým se prozradily erupce na Slunci. Na křivce c je záznam o počtu jader kosmického záření z kosmické sondy. Svislá osa udává počet částic s atomovým číslem 15 a větším. Od té doby se věnovala pozornost slunečním erupcím nejen z teoretického vědeckého hlediska, ale i z hlediska lidské praxe. Bylo však zjištěno, že zdrojem kosmického záření jsou i některé malé erupce, a proto mohou být i tyto erupce nebezpečné. U těchto erupcí nejde o tak silný výron, jaký byl zaznamenán například u mohutné erupce z 23.2.1956. Zjistilo se, že kosmonaut v kabině bez zvláštní ochrany by byl usmrcen kosmickým zářením z mohutné erupce z 23.2.1956 asi během tří hodin. Též na amerických satelitech se měřilo primární kosmické záření. Byl například zjištěn velký vzrůst záření po větší erupci dne 1.4.1960 ve vzdálenostech 5 mil. kilometrů od Země.Princip nepřímého měření výronu subkosmického a kosmického záření pomocí absorpce rádiového záření z hvězd v oblastech kolem pólů: Vysvětlili jsme již, že subkosmické záření proniká do vyšších hladin zemské atmosféry v oblastech kolem zemských pólů. Při průniku tohoto záření se zvyšuje ionizace atmosféry ve výškách nad 50 km. Tyto vrstvy se stávají pro zvětšený obsah elektronů odtrhovaných subkosmickým zářením od atomů vzdušných plynů méně průhlednými pro rádiové záření, jež přichází od hvězd a mlhovin Vesmíru. Čím je větší počet elektronů v atmosféře, tím můžeme na anténu na Zemi přijmout slabší rádiový šum na krátkých vlnách od hvězd z Vesmíru, neboť rádiové vlny jsou více pohlcovány větším počtem elektronů. Na observatořích jsou speciální citlivé radiopřijímače napojené na antény, jež směřují k Polárce, a ty zaznamenávají rádiové vlny přicházející od hvězd z okolí Polárky. Rádiový šum od hvězd je z této oblasti prakticky stejné intenzity. Intenzita příjmu na Zemi se mění jen tehdy, když se následkem invaze subkosmického záření změní průzračnost pro přijímané rádiové vlny. Tak lze zjišťovat vpády kosmického a subkosmického záření slunečního původu do zemské atmosféry, které nelze zjistit ani přístroji na Zemi. Na horním obrázku je znázorněn nerušený průchod rádiového šumu od hvězd, když nebyly vyvrženy erupcí subkosmické ani kosmické částice. Na dolním obrázku je znázorněno pohlcování rádiového šumu od hvězd vrstvou se zvýšenou koncentrací elektronů, způsobenou vpádem subkosmického záření od sluneční erupce.Erupce ze 4.5.1960 na západním okraji slunečního disku byla urychlovačem kosmických částic: Tohoto dne kolem 10 h 15 min vznikla na okraji disku expandující smyčka, která nebyla ničím jiným než sluneční erupcí sledovanou z boku. Základna erupce se nacházela těsně za okrajem disku v zapadající aktivní oblasti. Byl to první zjištěný případ, kdy kosmické záření pocházelo od erupce se základnou těsně za okrajem slunečního disku. Od té doby bylo již zjištěno několik obdobných případů, dokonce od jedné erupce proniklo kosmické záření k Zemi, když vznikla v aktivní oblasti 30° za západním okrajem slunečního disku. Byl tak potvrzen náš objev důležitý pro kosmonautiku. Při určování vhodné doby pro let člověka je nutno přihlížet i k povaze rozvoje aktivních oblastí s erupcemi, které zašly za západní okraj slunečního disku. Na fotografii je smyčka ze 4.5.1960 již v pozdním stadiu rozvoje, po expandující fázi.Průběh měření kosmického záření na Zemi při erupci na západním okraji slunečního disku ze 4.5.1960 a ve dnech po erupci: Dne 4.5.1960 byl patrný vzrůst záření v době expandující smyčky. Vzrůst začal asi 15 min. po expandující fázi. Za tři dny následoval hluboký pokles, který byl způsoben jak jsme již vysvětlili tím, že kosmické záření z Vesmíru bylo zastíněno korpuskulárním oblakem od Slunce.Velká erupce z 12.11.1960, která způsobila též výron kosmického záření (kresba): Erupce má opět v oblasti skvrn specifický tvar písmene Y. Vidlice písmene Y jsou prostorovým kanálem, v němž jsou částice urychlovány, a to pravděpodobně tak, že vidlice skládající se ze dvou emisních vláken erupce vedou tyto částice svými magnetickými stěnami a vlivem elektrického pole svázaného s magnetickým polem jsou částice urychlovány nad chromosférou ve spodní koroně. Částice vylétávají z rozšířeného ústí kanálu. Směr vylétávání částic je naznačen šipkou. U skvrn je označena jejich magnetická polarita (N-severní, S-jižní). Je patrné, že hlavní vlákna erupce se vytvořila na předělu magnetických polarit, na tzv. nulové magnetické ose. Je pravidlem, že podle vzniku časově první vlákno erupce (ozn. A) je zhruba stacionární, nemění polohu, kdežto druhé vlákno (ozn. B) vzniká později, pohybuje se a vystupuje rychlostí až 20 km/sec do spodní korony. V době, kdy toto druhé vlákno vzniká, je vidlice písmene Y spojena s prvním vláknem. Tehdy v kritickém intervalu několika minut nastane výron kosmických částic, tvar Y se rychle rozruší, druhé vlákno, ozn. B, se vzdaluje. To již částice kosmického záření dorazí obvykle na Zemi. Je-li tato fáze ve vývoji erupce skutečně spojena s výronem částic, tj. s urychlovacím mechanismem, pro to mluví i další důvody. V této době totiž vrcholí vzrůst radiového záření vysílaného z prostoru od sluneční erupce na centimetrových a decimetrových vlnách.Podrobný rozbor erupce s kosmickým zářením z 18.7.1961: Na fotografiích sluneční erupce ve vodíkové čáře Hα z 18.7.1961 můžeme sledovat celý vývoj vzniku té fáze erupce na počátku jejího bouřlivého rozvoje, která byla kanálem pro urychlení částic. Na snímku z 9 h 57 min je patrná erupce při okraji slunečního disku. Je to v době, kdy se na horním okraji erupce tvoří druhé vlákno erupce, erupce začíná mít tvar Y. Za několik minut nato dosahuje erupce největšího jasu, je v maximu.Erupce z 18.7.1961: Na snímku z 10 h 18 min je lépe patrný tvar obou vláken v podobě ležícího Y. Je to však již v době, kdy se vlákna oddělila, vidlice tvaru písmene Y se roztrhla. V této době se oblak kosmických částic již přibližoval k Zemi. Vlákno erupce pohybující se k okraji disku označíme pro další potřebu B, vlákno stojící na místě A.Erupce z 18.7.1961: Na dalším snímku z 10 h 24 min je pozdní stadium erupce, vytvořila se dvě oddělená vlákna. Plošná rozloha erupce stále vzrůstala, avšak jas slábl.Kosmické záření při erupci z 18.7.1961: Na grafu je znázorněn celkový vzrůst kosmického záření měřený neutronovými monitory na stanici Deep River v Severní Americe, kde byla právě oblast průniku kosmických částic k Zemi. Na evropských stanicích zvýšení nebylo registrováno. Bylo to proto, že dráha nabitých částic kosmického záření byla stočena vlivem magnetického pole Země jednak blíže k pólům, jednak k noční straně Země. Vzrůst kosmického záření má obvykle rychlejší vzestup a pozvolný pokles. Jsou-li erupcí vymrštěny částice o zvlášť velkých energiích a rychlostech a není-li proto magnetické pole Země s to částice dostatečně stočit, pronikají částice v době rychlého vzestupu i na denní stranu Země. Jejich směr, odkud se šíří, je totožný až na určitou úchylku se směrem na Slunce. Po vrcholu vzrůstu kosmického záření částice přilétávají již z nejrůznějších směrů; jsou to ty pomalejší částice, které šly po daleko složitějších drahách k Zemi a jsou stahovány magnetickým polem Země z nejrůznějších směrů meziplanetárního prostoru.Přehled emisí erupce z 18.7.1961: Na grafu je souhrnně vyznačen průběh emisí erupce z 18.7.1961, a to v podrobném časovém měřítku. Na první křivce (od shora) je vývoj erupce podle měření šířky spektrální čáry vodíku Hα, v které erupce vždy září. Druhá křivka je kopií registrace rádiové emise přicházející od Slunce, zachycené radioteleskopem na vlně 56 cm. Rádiová emise, která je produkována právě urychlovacím mechanismem částic v prostoru erupce, vrcholila v době před maximem erupce a právě v těch minutách, kdy se jak jsme již viděli na fotografiích, vytvořila fáze dvou vláken erupce tvaru Y. Pohybující se urychlené elektrony v magnetickém a elektrickém poli aktivní oblasti právě vyzařují nepřetržitou rádiovou emisi v oboru centimetrových a decimetrových vln. Další křivka (třetí) je záznam efektu Roentgenova záření, které též erupce vyslala. Tímto zářením erupce způsobila vzrůst ionizace ve spodní oblasti ionosféry (50–80 km) a bylo narušeno šíření krátkých rádiových vln. Poslední křivka dole udává opět kosmické záření. Je patrné, že začátek vzrůstu tohoto záření nastal asi 20 minut po hlavním vzplanutí erupce, kdy se vytvořila fáze Y (před 10 h 00 min). Doba, za kterou dorazí první částice kosmického záření na Zemi, pohybuje se od 3 do 35 minut.Pohyby vlákna erupce z 18.7.1961: Křivka představuje rychlosti vzdalování druhého vlákna erupce B směrem vzhůru. Na vertikální ose jsou km. Úsečky, které prokládají skupiny měřených bodů (vzdáleností), udávají svým sklonem rychlost vzdalování druhého vlákna B od stacionárního vlákna A. Vidíme, že nejrychlejší vzdalování vlákna B bylo kolem 10 h, tj. v době maxima vzplanutí erupce. Kdybychom si prodloužili úsečku s rychlostí 22,2 km/sec ještě více dolů, prolnula by se nám na časové ose v době kolem 9 h 55 min. To byla doba, kdy se roztrhla vidlice tvaru Y a nastal výron kosmických částic.Délka vlákna erupce z 18.7.1961: Křivka udává časový průběh měřené délky vlákna B v km. Je patrné, že nejrychlejší přírůstek délky je kolem 10 h. Začátek růstu vlákna B v délce opět směřuje na časové ose k času 9 h 55 min. Můžeme shrnout, že všechny sledované údaje o erupci potvrzují názor, že urychlení částic v prostoru erupce nastalo mezi 9 h 55 min – 10 h 00 min, tj. v době fáze erupce tvaru Y. Obdobné rozbory byly provedeny i u dalších erupcí s výronem kosmického a subkosmického záření a výsledky byly shodné. Tyto poznatky zjištěné našimi pracovníky jsou důležité v budoucnu vždy pro určení, zda nastal výron kosmického záření z erupce, když erupce je opticky a rádiově sledována a kosmické záření je na cestě k Zemi. Jsou to cenné minuty ještě před dopadem kosmického záření, aby mohl být dán kosmonautovi pokyn, že se má z oběžné dráhy vrátit co nejrychleji na Zem, neboť hrozí nebezpečí.Všechny erupce s výronem subkosmického a kosmického záření jsou si na počátku svého rozvoje podobné: Specifický tvar Y u erupce ze 16.7.1959.Schéma urychlení částic mezi transverzálními, proti sobě postupujícími hydromagnetickými vlnami (frontami): Řada teorií vysvětlujících urychlování částic vychází z možnosti postupného vzrůstání rychlostí částic při odrazech od úderných vln, které se šíří proti sobě v magnetickém poli plazmatu. Postupující úderné vlny mají tu vlastnost, že se částice při určitých, již vysokých rychlostech částic, s kterými se střetávají, dále urychlí. Částice po odrazu letí zpět, odrazí se od protější úderné vlny, opět získá další rychlost atd. Kdyby nastalo křížové přibližování a střetnutí front, získávaly by částice stále větší a větší rychlost z odrazů a byly by vytlačovány a usměrňovány ven z rozvírajícího se mezifrontálního prostoru. Při dvou vlnách běžících v magnetickém poli proti sobě je částice s rychlostí vₚ urychlena rovnoběžně se silokřivkami celkové pole při jednom odrazu o: Δv = 2 vₘ, kde vₘ je rychlost vlny (fronty).Schéma magnetického pole nad skvrnami v aktivních oblastech a zóny urychlování elektronů: Na obr. je kolmý řez Sluncem v místech, kde se nachází dvoupólová aktivní oblast skvrn. Severní polarita je je označena N, jižní S. Tvar lokálního magnetického pole nad aktivní oblastí je znázorněn magnetickými silokřivkami. Na vertikální stupnici jsou vzdálenosti v jednotkách slunečního poloměru (R☉). Elektrony obíhají podél magnetických silokřivek, jsou urychlovány v oblastech A a A′, které jsou též zdrojem rádiového záření. D a D′ označují oblasti tzv. redistribuce, kde jsou urychlované elektrony převáděny též na dráhy podél vnějších magnetických silokřivek. Elektrony se stále většími rychlostmi dostávají se do vyšších a řidších oblastí korony. Zde jsou již podmínky takové, že může nastat únik částic ze sféry lokálního magnetického pole. Oblast úniku je označena písmenem U se šipkou.Prostorové znázornění tvaru magnetického pole nad skvrnami (nad magnetickým dipólem), umístění erupce a zdrojů rádiové emise: Ze skvrn jako magnetických pólů vycházejí nad fotosférou a chromosférou svazky silokřivek, po nichž obíhají sem a tam elektrony. N je severní polarita, S je jižní. Odrazové plochy pro elektrony (jakási odrazová „zrcadla“ nebo stěny) jsou vyznačeny tečkovanými kroužky. Šipky s údaji cm, dm a m označují oblasti, v kterých vyzařuje rádiové záření cm, dm a m vln jako výsledek urychlovacího procesu (analogie mechanismu synchrotronu). Erupce se nalézá mezi polaritami na nulové magnetické ose aktivní oblasti. Je-li erupce doprovázena výstupem (výtryskem) zářících plynů do oblasti magnetických silokřivek nad chromosféru do korony (mohou to být pohybující se vlákna u fáze erupcí tvaru Y), pak se silokřivkové oblouky deformují a podmínky pro urychlování částic (elektronů i protonů) se stanou ještě příznivějšími. Též se vytvoří v horních částech turbulentního magnetického pole vhodné podmínky pro vymanění částic ze sféry lokálního magnetického pole a nastane únik částic do meziplanetárního prostoru.Z pozic dosud známých erupcí na disku s výronem kosmického záření lze usuzovat na tvar magnetického pole kolem Slunce: Na slunečním disku kroužky označují pozice erupcí, od nichž byl zaznamenán výron kosmického záření na Zemi. Na první pohled je nápadná koncentrace těchto erupcí na západě a zvláště u západního okraje, a též v oblastech severně od rovníku. Z toho nevyplývá, že by samy erupce a je doprovázející procesy, které způsobují urychlení, měly takovou vlastnost, že by vyslaly kosmické záření jen z určitých pozic na slunečním disku (samozřejmě jde vždy o pozici na rotujícím Slunci vzhledem k Zemi). Erupce, od nichž vychází kosmické záření, budou i na východní polovině disku i na jih od slunečního rovníku; avšak záření se bude šířit takovými drahami, že nezasáhne Zemi, a že je tedy přístroje na Zemi nemohou zachytit. Celkové magnetické pole v prostoru kolem Země není radiální, je stočeno, jak víme, proti rotaci Slunce. Když se vyskytne erupce na východní polovině disku, kosmické záření je vedeno magnetickými silokřivkami na stranu, k Zemi nepřijde. Obdobně se též vysvětluje malý počet těchto erupcí s pozicí na jižní polokouli. Magnetické pole Slunce je pravděpodobně deformováno vzhledem k pohybu Slunce v mezihvězdném prostoru tak, že magnetické silokřivky jsou stočeny více k jihu pod Slunce. Od erupcí na jižní polokouli se šíří kosmické částice tak, že vlastně v prostoru podběhnou zeměkouli. Zdá se však, že dráhy nabitých kosmických částic mezi Sluncem a Zemí jsou mnohdy daleko složitější, než bylo nastíněno, že mnohdy mnohokrát oběhnou kolem Slunce, než se dostanou k Zemi.Přeměna kosmického záření slunečního původu na kosmické záření galaktické: Na grafu je znázorněn vztah mezi energií částic (horizontální osa) a počtem částic (vertikální osa). Úsečka a nám např. udává, jaké bylo zastoupení v počtu částic (jen v relativním vyjádření) v oblaku kosmického záření od erupce 22.8.1958 o určitých energiích. Jen malý počet částic (1–10 částic) měl energie kolem 500 milionů eV, kdežto největší počet částic (1 000–10 000 částic) měl energii menší než 100 milionů eV. Úsečka b udává tentýž vztah pro erupci z 23.2.1956, která byla zatím nejbohatší na počet a energii kosmických částic. Úsečka této erupce je jen posunuta vzhledem k úsečce a doprava k vyšším energetickým hodnotám. Když obdobný vztah počet částic – energie naneseme pro kosmické částice přicházející od hvězd z galaxie, dostaneme křivku c, která má zcela jiný sklon než obě předchozí křivky pro částice od slunečních erupcí. Tak jako Slunce jsou hvězdy zdrojem kosmických částic a jejich energetické rozložení bude zhruba podobné jako u hvězdy – Slunce, tj. bude prudký pokles počtu částic se vzrůstem jejich energie. Částice z hvězd jsou však dále urychlovány v magnetických a elektrických polích obrovských rozměrů – rozměrů galaxií. Přeměna těchto oblaků částic v galaktické částice, které popisuje křivka c, to znamená jen pozvolný pokles počtu částic s velkým vzrůstem jejich energie, trvá ve vesmíru desítky a desítky milionů let.Sluneční subkosmické a kosmické záření a kosmonautika: Je známo, že jistým nebezpečím pro lidské posádky v kosmických kabinách je průlet tzv. pásy radiace, které se nalézají ve výškách 500–60 000 km nad Zemí. Pásy radiace jsou složeny z protonů a elektronů, které jsou zachyceny magnetosférou Země. Částice se neustále pohybují v poledníkových směrech mezi oblastmi vyšších zeměpisných šířek při pólech Země, kde se vždy obracejí. Do pásu radiace je stahována část částic kosmického záření slunečního původu, pod radiačními pásy je částic méně. Zemská magnetosféra, která vlastně radiační pásy vytváří, je mimo zemskou atmosféru hlavní přirozenou ochranou pozemských živých organismů proti ničivému účinku kosmického záření. Pásy radiace vážnějším nebezpečím pro kosmonauty při rychlém průletu nejsou. Intenzita kosmického záření při některých erupcí na Slunci vzrůstá za hranicemi magnetosféry 1 000krát až 10 000krát. To odpovídá již dávkám, které mohou mít smrtící účinek. Ochranný obal, který by kosmické záření i jeho sekundární produkty pohltil, musel by vážit při mimořádně mohutném výronu od erupce několik stovek tun a při výronu od erupce střední mohutnosti kolem 6 tun. Je proto nutno zatím respektovat situaci na Slunci a předpovědět takovou dobu pro start, aby se netvořily erupce a nebyl zářením od erupcí ohrožován kosmonaut. Váha kabiny vzhledem k technickým možnostem dnešní raketové techniky nemůže být zatím tak velká, aby mohla být vybavena tak těžkou ochranou pro všechny případy (krunýř z grafitu nebo vodního obalu). Proto je nutná prognóza erupcí pro zvolení momentu vypuštění kosmonautů. Na grafu je počet erupcí odpozorovaných na Slunci v průběhu dnů kolem vypuštění sovětské kabiny „Vostok 2“. Délka sloupečku udává celkové množství erupcí v jednotlivých dnech. Černé plošky sloupků udávají z toho počty erupcí o střední a velké mohutnosti, které mohou být zářením zvlášť nebezpečné. Z grafu je vidět, že období pro vypuštění „Vostok 2“ bylo zvoleno správně. Obdobná situace byla při vypuštění kosmických lodí „Vostok 1“, „Vostok 3“ a „Vostok 4“. Důležitá je i služba sledování erupcí organizovaná v SSSR přímo při letu kosmonautů. Erupce jsou sledovány hlavně v počátečním vývoji jejich rozvoje a hodnotí se jejich rádiová emise, síla a tvar magnetického pole v aktivní oblasti, kde erupce vznikla. Kdyby na základě dosavadních znalostí a vědeckých rozborů vzniklo podezření, že od erupce bylo vyvrženo subkosmické nebo kosmické záření, byl by dán kosmonautovi pokyn, aby sestoupil do hustších vrstev atmosféry a přistál. K poznávání podstaty erupcí a zvláště těch, které byly zdrojem kosmického záření, přispěly některé objevy československých pracovníků. O erupcích zdaleka nevíme vše, je zde ještě mnoho nevyjasněných otázek. Zdá se, že se člověk na delší cesty meziplanetárním prostorem nevydá dříve, než bude vyřešen včetně dokonalé ochrany v podstatě i problém vzniku erupcí a jejich vývoje jako součásti hydromagnetických procesů v aktivních oblastech na Slunci. Konec.׋›Slunce - zdroj kosmického zářeníVýrobceDPrahaRok1962Autor textuKřivský Ladislav Dr.PředlohaFYZKOznačení2262Další diafilmy výrobcePoužití jednoduchých hasebních prostředkůZatmění Slunce a MěsíceOšetřování paznehtůPěstujeme ovoce a zeleninu v JZD I.díl Ovoce
