在北极飞行，辐射会更大吗？

在北极飞行，辐射会更大吗？

随着经济的快速发展，越来越多的人选择乘飞机出行，甚至还有东亚地区（如北京、首尔、东京）和北美东海岸（如纽约、华盛顿）之间的航线。 ）飞越北极以节省时间和燃料。 然而，我们在享受飞机便捷体验的同时，也必须更加关注飞行过程中受到的辐射问题。

1912年，赫斯测量了气球中的空气放射性，发现了宇宙射线。

从1912年奥地利科学家维克多·赫斯（Hess）通过探空气球发现宇宙射线（Rays）的存在，到1991年国际辐射防护委员会（ICRP）建议将空勤人员纳入辐射职业暴露组剂量管理方面，公众越来越关注辐射问题。 那么正常飞行时的辐射剂量是多少呢？ 今天小编就带大家来了解一下。

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飞行时受到的辐射来自哪里？

首先跟大家聊聊航空辐射的来源。

地球作为宇宙的一小部分，无时无刻都沐浴在宇宙射线之中。 宇宙射线是具有穿透能力的微小粒子。 这些具有穿透力的微小粒子可以分为两种，一种来自遥远的外太阳系（银河宇宙射线），另一种来自给予我们光的太阳（太阳高能粒子）。

空间辐射

银河宇宙射线是源自太阳系外部并充斥银河系的高能粒子。 超新星遗迹中存在大量的高能电子，是宇宙线中高能电子的发源地。 人们普遍认为超新星爆炸及其残余物会产生高能原子核。 超新星爆炸冲击波可以加速宇宙射线。 从本质上讲，超新星就像巨大的天然粒子加速器。 地球不断暴露在银河宇宙射线下。

超新星爆炸的遗迹

另一种是太阳高能粒子，它们是太阳风暴期间发射的高能带电粒子。 通过太空或地面观测，可以发现高能粒子通量会在几十分钟到几天内突然剧烈增加，然后逐渐衰减到背景水平。 这种橡皮筋般的突然断裂，会释放出巨大的能量。 由于太阳中绝大多数高能粒子都是质子，又称太阳质子事件。 太阳质子事件在太阳活动活跃期间发生得更频繁。

日冕物质抛射现象

宇宙线中的粒子称为初级粒子，主要是质子，少量氦和极少数其他重核离子。 由于地球覆盖着厚厚的大气层，初级粒子撞击大气层的原子核后会产生一些质子、中子、轻子和光子（伽马射线）。 这些二次粒子反复反应产生更多的二次粒子，直到平均能量等于某个临界值并且二次粒子的数量达到最大值。 此后，粒子逐渐衰变或被大气吸收，导致二次粒子的数量逐渐增加。 下降时，这种反应称为“空气淋浴”。 航空飞行高度的辐射剂量主要由二次粒子产生，其中中子产生的辐射剂量占总辐射剂量的50%以上。

风淋室示意图

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宇宙射线可以到达地面并接触我们吗？

由于地球受到磁场的保护，带电粒子在两极之间弹跳，形成两个巨大的高能电子和高能质子的环形带。 地球磁场还会偏转一些宇宙射线，保护我们免受太阳风暴的影响。

地球辐射带示意图

地球磁场保护地球

不过，也有一些宇宙射线粒子“溜”进地球磁极的大气层，可以产生耀眼的彩色极光。 这些高能粒子与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光并形成极光。

飞机捕捉到的南极极光

奥罗拉, 阿拉斯加州, 美国

宇宙辐射是来自太阳系外部的初级光子和阿尔法粒子与地球大气成分相互作用时产生的电离辐射。 但最终，这些辐射中只有极小一部分能够携带一些剩余的能量来照射生活在地球表面的各种生物。

地球大气层吸收辐射

虽然大部分射线被阻挡了，但地球表面的生物却无时无刻不在射线的照射下。 在太空环境中，宇宙辐射的强度超过了人体能够接受的范围，这将导致人类无法正常生存。 不过，地面上的宇宙辐射强度在人类可以直接接受的范围之内。

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不同的路线受到的辐射量不同

宇宙射线对人体的影响取决于吸收的量、粒子的类型、能量和特定的身体部位。 生物辐射测量单位西弗特（Sv）一般用于测量辐射对健康的风险。 1Sv 意味着在以后的生活中最终有 5.5% 的机会患上辐射诱发的癌症。 一般认为，世界上每个人所接受的自然辐射的年平均有效剂量为2.4mSv。 这些自然辐射包括宇宙射线、表面的电离辐射、通过饮食摄入的天然放射性核素以及室内外吸入的放射性氡。 气体。

日常生活中的辐射量

我们生活中常见的一些辐射大小有：机场安检是0.25μSv（1mSv=1000μSv）； 越洋飞行中的宇宙射线辐射为0.05毫希沃特，当太阳活动强烈时，宇宙射线辐射会增加十倍。 常年乘坐飞机的人受到的辐射一年累计可达数毫西弗。

但就飞行而言

不同的路线受到的辐射量不同

1.首先是飞行高度和辐射水平之间存在关系。 飞得越高，受到的辐射就越多。 例如，一架小型飞机在约7.5公里的高度飞行时，会受到约是海平面10倍的辐射。 如果是12公里高度飞越海洋的大型飞机，受到的辐射量约为海平面的40-50倍。

辐射与海拔高度的关系

为什么我们在高海拔地区会受到更多辐射？ 主要原因是，随着我们距离宇宙辐射源越近，宇宙射线与地球之间的保护性大气层就越少。 宇宙射线与空气中的分子碰撞，导致它们分解成更小、能量更低的粒子。 随着这些粒子继续分裂，它们到达表面的能量越来越少。 因此，如果没有足够的大气层来保护我们，那么我们受到的辐射暴露就会更大。

2、此外，飞行的纬度也会影响辐射量。 宇宙射线可以从各个方向撞击地球，但我们在不同纬度接收到的辐射是不同的。 这与地球磁场有关，地球磁场是抵御宇宙射线的第二道防线。 地球磁场就像一个盾牌，可以偏转一些宇宙射线。 由于磁场的形状，宇宙射线会在赤道处垂直于磁场撞击大气层，而赤道附近的大气层往往较厚，因此宇宙射线在赤道处得到最好的屏蔽。

辐射与纬度的关系

北极和南极几乎没有屏蔽。 极地地区的宇宙辐射水平大约是赤道地区的两倍。 然而，生活在极地地区的人们仍然受到大气层的保护，免受大多数宇宙射线的影响。 然而，在极地飞行时受到的辐射比在赤道飞行时受到的辐射要大。

就飞行而言，不同地点受到的辐射量不同：飞行的高空辐射高于地面，极地飞行的辐射高于非极地飞行。 更多的辐射确实会增加患癌症的风险。

但不要惊慌。 极地航线的辐射虽然比普通航线高，但并没有超标！ 一项研究比较了极地和非极地机组人员受到的辐射剂量。 据统计，极地机组人员年有效剂量为5.79mSv/a，非极地机组人员年有效剂量为2.14mSv/a。 这低于国际原子能机构目前因职业原因规定的年度辐射剂量限值（20mSv）。

综上所述：

北极飞行确实会增加辐射暴露，但不会构成额外的剂量过量。 基本都是正常航班，没必要造成心理恐慌。

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参考：

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[2]

[3] 王新月. 宇宙辐射对民航的影响[J]． 科技视野，2017，000(009)：156-157。

[4] 拓飞，姚永祥，周炼，等。 极地与非极地航线机组人员接受的光子和中子宇宙辐射剂量比较[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2010, 30(4):469-471.