Raggi cosmici solari ed intrappolati
• Sorgenti di raggi cosmici nel sistema solare:
Particelle solari energetiche.
Raggi cosmici anomali.
• Particelle intrappolate:
Fasce di Van Allen.
Particelle di albedo.
I Raggi Cosmici
Solar structure
•Core
•Radiative zone
•Convection zone
•Photosphere
•Chromosphere
•Corona
Il Sole
• L’energia del Sole, originata dalle reazioni di
fusione al suo interno, irradia in tutte le
direzioni, mantenendo un livello stabile (Sole
quieto).
• La fotosfera, che è la superfice visibile del
Sole, ha una temperatura T=6000 ºK, ma la
corona sovrastante ha una temperatura T
superiore a 106 ºK. \
A queste temperature, parte del gas
ionizzato dell’ambiente solare ha una
velocità sufficiente per sfuggire alla
attrazione gravitazionale del Sole.
Vento Solare
Caratteristiche del Vento Solare
E’ composto da protoni ed elettroni (anche He e elementi
più pesanti), particelle neutre;
Il gas è altamente ionizzato;
Il flusso trasporta un campo magnetico;
A causa della rotazione del Sole, il flusso
di particelle viene emesso come da un
annaffiatoio da giardino (spirale di Archimede);
Ad una distanza di 50-100 AU il
Vento Solare finisce
improvvisamente in un fronte di
“shock”, una complessa linea di
confine tra le regioni
interplanetarie ed interstellari.
Sole calmo ed attivo
Il Vento Solare è una manifestazione
di Sole calmo.
I Raggi Cosmici Solari
(SEP: Particelle Energetiche Solari )
sono invece una manifestazione
a vita-breve del Sole attivo,
e sono associati ad eventi solari
che sviluppano alte energie.
I due gruppi di particelle sono distinguibili dalla loro energia:
Protoni del Vento Solare:
Energia ~ KeV
Protoni dei R.C. solari:
Energia ~ MeV
Origine degli eventi SEP
Solar Flares: sono un rilascio esplosivo
di energia sotto forma di radiazione
elettromagnetica e di particelle
cariche
entro
una
regione
relativamente piccola (ma più grande
della Terra).
Coronal Mass Ejections (CMEs):
violenti eruzioni di massa coronale.
Spesso, non sempre, associate ad un
flare. Le rapide esplosioni producono
all’interno del vento solare un’onda
d’urto che accelera le particelle.
Evidences for the Solar Flares
• The existence of the Solar Flares was firmly established only in
1960, by summing up several evidences:
• Sunspots: observed to have a 27 days period
(the Sun rotation), but modulated over intervals
of 11 years.
• Magnetic storms: disturbances
in Earth electrical power systems
and telecommunications, often
accompanied by auroras in polar
regions.
They
were
also
correlated with the sunspot
number.
SUNSPOTS
•Sunspots are darker zones
due to intense magnetic field
which inhibits convection and
allow plasma cooling
Bss=0.3 T
Bsun10-4T
•source of solar flares
Differential rotation:
the engine of sunspot formation and of the solar cycle
Eventi di Particelle Solari
Particles *100 /(cm2 sr s)
Particelle Solari Energetiche
Time (day)
Ciclo Solare
L’attività solare è variabile, con un andamento
ciclico della durata di circa 11 anni,
corrispondenti ad una inversione del campo
magnetico solare.
Da un minimo di attività durante il quale il campo
è dipolare si passa ad un massimo nel quale il
campo magnetico è diffuso e irregolare, per
tornare al prossimo minimo con campo
magnetico di nuovo dipolare, ma invertito.
Un ciclo solare completo dura 22 anni circa.
Raggi cosmici anomali
• I raggi cosmici anomali sono particelle neutre presenti nel
mezzo interstellare che vengono ionizzate ed accelerate al
Solar Wind Termination Shock.
• 1) I flussi di nuclei come l’He, C, N, O nell’intervallo
energetico fra 1 e 30 MeV/n sono maggiori di quelli
galattici.
• 2) Vi è una forte modulazione sia a breve (27 giorni) che a
lungo (22 anni) termine legata all’attività solare.
Eliosfera

Bgal  2.5 *10 10 T
Three boundaries:
•Solar wind termination shock
(R  160AU)
•Heliopause
•Bow shock
Modulazione solare dei raggi
cosmici
•L’attività solare modula il flusso dei
raggi cosmici tramite il vento solare
ed il campo magnetico ad esso
associato.
•Al massimo solare vi è un
abbassamento del flusso di raggi
cosmici di origine galattica. L’effetto
e’ maggiormente evidente a basse
energie (sino ad 1 GeV).
•E’ possibile vedere che le sonde più
lontane dal sole (Voyager e Pioneer)
misurano un flusso maggiore di IMP,
posto in orbita vicino alla Terra
•Questo è dovuto al campo magnetico
trasportato dal vento solare che devia
i R.C. che penetrano nell’eliosfera.
E 2  E0
J (r , E , t )  2
J (, E  (t ))
2
( E  (t )) 2  E0
2
Proton fluxes at TOA
Annual Variation of P spectrum
Kinetic Energy (GeV)
Comparison of p/p ratio with model
Time variation of p/p ratio at solar
maximum
Observed data by BESS
Charge dependent model
prediction(Bieber et al.)
Charge dependent solar modulation
model well follows
the suddenly increase of p/p ratio
observed by BESS
at the solar polarity reversal
between 1999 and 2000
Campo MagneticoTerrestre
•E’ originato da correnti elettriche
•che scorrono entro il nucleo della Terra.
•In prima approssimazione è un:
•Campo dipolare
Coordinate: 79°N, 70°W and 79°S, 110°E, invertito
rispetto ai Poli geografici, circa 11° inclinato rispetto
all’asse terrestre e spostato di 320 km.
Il campo cambia negli anni
lentamente, producendo un
drift secolare dei Poli
magnetici.
La Magnetosfera
Le regioni esterne del campo magnetico terrestre sono
influenzate dal campo magnetico trasportato dal Vento Solare,
effetto importante per orbite distanti. Una regione a distanza
di 10 RE (dalla parte del Sole) è considerata come il confine
della magnetosfera.
Il sole comprime
un lato della
magnetosfera ed
allunga quello
opposto.
Quando i due
campi magnetici
si incontrano si
viene a formare
una regione
molto complessa.
Magnetosfera Terrestre
Sampex, NINA, Mir, ISS
•Simile all’Eliosfera.
• Il campo geomagnetico
deflette le particelle
cariche e scherma la
terra dal vento solare e
dai raggi cosmici.
• Può essere utilizzato
come
un
gigantesco
spettrometro
per
identificare la carica e la
massa delle particelle
entranti.
• Poli:
Ingresso
preferenziale per i raggi
cosmici galattici e solari.
• Basse latitudini: raggi
cosmici
intrappolati
(Fasce di Van Allen):
Magnetopausa e Magnetosfera
• Il Vento Solare è altamente supersonico quando incontra la terra ed il
suo campo magnetico, i quali, in prima approssimazione agiscono
come un ostacolo sferico rispetto al vento solare.
• Vi è un Bow Shock alla distanza di circa 14 RE dal centro della terra
nella direzione di incidenza del Vento Solare.
• Ad una distanza di circa 11 RE vi è un confine, chiamato
Magnetopausa che può essere considerata la superficie della regione
entro la quale il campo magnetico terrestre è dinamicamente
dominante.
• Questa regione interna è la Magnetosfera.
• Il vento Solare oltrepassa la terra passando fra il bow shock e la
magnetopausa.
Distorsione del campo magnetico terrestre
• La distorsione più significativa alla struttura dipolare del campo
magnetico a causa del fluire del Vento Solare si ha con l’allungamento
della cavità magnetosferica in una lunga regione cilindrica che ha un
raggio di circa 25 RE ad una distanza di circa 60 RE. Questa regione è
nota come Magnetotail.
• Le linee del campo magnetico hanno direzioni opposte sui due lati del
piano equatoriale; quelle nella regione Nord puntano verso la Terra,
quelle della regione sud puntano in direzione opposta alla Terra. Tra le
due regioni vi è un sottile strato di plasma caldo conosciuto come
plasma sheet.
• Poiché il campo magnetico va in direzioni opposte sui due lati del
plasma sheet, deve esistere una superficie di separazione fra le due
regioni nella quale il campo magnetico ha valore nullo ed è nota come
neutral sheet.
• Inoltre, sempre a causa del cambiamento di segno del campo
magnetico attraversando il neutral sheet, si produce una corrente
elettrica indotta che scorre nel plasma sheet e, pertanto le particelle
possono essere accelerate nelle vicinanze del neutral sheet.
Aurore Boreali
• Particelle accelerate nella regione della Magnetotail
possono scorrere lungo le linee del campo magnetico ad
alte latitudini geomagnetiche.
• Gli elettroni con energia compresa fra 0.5-20 KeV entrano
negli strati superiori dell’atmosfera a circa 90-130 Km,
possono eccitare gli atomi di ossigeno, che diseccitandosi
emettono luce nel verde e nel rosso, caratteristica
dell’aurora.
Altri effetti: Aurore e correnti indotte
Other effects...
•34 AD – Tiberius
•1840-1880 Telegraph (without batteries!)
•In the Atlantic Cable between Scotland and Newfoundland, voltages up to 2,600
volts were recorded during the March 1940 magnetic storm.
•A February 9-10, 1958 storm caused severe interruptions of telephone service on
Western Union's North Atlantic telegraph cables, and disrupted phone calls carried
by the Bell System's coaxial cable link between New Foundland and Scotland.
•On August 2, 1972, the Bureau of Reclamation power station in Watertown, South
Dakota was subjected to large swings in power line voltages up to 25,000 volts. A
230,000-volt transformer at the British Columbia Hydro and Power Authority
exploded, and Manitoba Hydro in Canada recorded power drops from 164 to 44
megawatts in a matter of a few minutes, in the power it was supplying to Minnesota.
•On March 13, 1989 , for 9 hours, large portions of Quebec were plunged into
darkness.
...other effects...
•Satellite failures
•Oil duct corrosion: On June 4, 1989 a powerful gas
pipeline explosion demolished part of the Trans-Siberian
Railroad engulfing two passenger trains in flames. Rescue
workers at the Ural Mountain site worked frantically to
rescue passengers. Of the 1200, all but 500 could be saved.
Many of the victims were children bound for holiday
camps by the Black Sea. Apparently gas from a leak in the
pipe line was ignited by the two passing trains. The gas
settled into the valley that the trains were passing through
at the time. Rumors of sabotage were wide spread among
the local population, but no one suspected the aurora and
the invisible corrosive currents it spawned over time.
Equazioni del Campo Magnetico
In coordinate sferiche:
B (r, l) = M(1+3sin2l)1/2 /r3
Br = -2Msinl/r3
Bl = Mcosl/r3
dove M è il momento di dipolo magnetico
e l è la latitudine magnetica. M~ 8.1x1025
Gauss cm3 . Pertanto, B(RE) ~ 0.31 Gauss.
Le linee di campo hanno la forma seguente:
r = r0 cos2l
•Il modulo del campo B lungo la linea ha il suo minimum per l=0.
Se l=0, r= r0 e questa è la distanza radiale dalla linea di campo
sopra l’equatore. Ponendo R=r/RE, in raggi terrestri, l’equazione
della linea di campo diviene:
•R = R0 cos2l
•La rappresentazione dipolare è accurata al 30% per distanze  23 RE.
•Una migliore empirica rappresentazione è basata su una
espansione multipolare, con coefficienti dipendenti lentamente dal
tempo.
•Per descrivere il campo anche nell’approssimazione non dipolare
si utilizzano normalmente le coordinate di McIlwain (B,L).
•Un punto P nello spazio è definito da:
•L
distanza (in RE) della linea di campo passante per P,
misurata sul piano equatoriale. E’ una misura del “ raggio
equatoriale”. L è analogo a R0 (campo dipolare); L-shell indica
l’insieme dei punti con lo stesso valore di L.
B
Intensità del campo magnetico in P. E’ una misura
di “latitudine”.
Influenza del campo magnetico sul flusso
dei raggi cosmici
Effetto latitudine
Il flusso dei Raggi Cosmici dipende dalla latitudine; è più alto ai
Poli che all’Equatore.
I Raggi Cosmici sono in massima parte elettricamente carichi. Essi
arrivano da tutte le direzioni e vengono deflessi dal campo
magnetico.
Ogni latitudine ha un valore di soglia (cut-off) della “rigidità
magnetica” delle particelle, definita come pc/ze, sotto il quale
nessuna particella che arriva in direzione verticale rispetto alla
Terra può raggiungere il suolo.
Cut-off geomagnetico
G = 14.9  Z  cos4 (l)
L’ effetto latitudine non dipende dal segno della carica elettrica
delle particelle.
Influenza del campo magnetico
sul flusso dei raggi cosmici
• Effetto Est-Ovest
• Il valore del cut-off dipende dalla direzione di arrivo e dal segno della
carica. I Raggi Cosmici positivi che arrivano in direzione non verticale
penetrano a più bassa energia se provengono da Ovest, mentre i
negativi sono più facilitati se provengono da Est.
• Poichè vi sono più particelle di bassa energia che di alta energia nei
raggi cosmici, l’effetto Est-Ovest predice che, se i raggi cosmici
hanno in massima parte carica positiva, un telescopio Geiger che
guarda verso Ovest rivela più raggi cosmici di uno che guarda verso
Est.
• Sperimentalmente, nel 1938, è stata osservata un’asimmetria EstOvest . I Raggi cosmici hanno in gran parte carica positiva!
Traiettoria delle particelle
•Consideriamo una particella di carica Z ed impulso p rivelata in un punto X;
ripercorriamo all’indietro il percorso della particella verso la sua origine ( carica
elettrica che si muove in un campo magnetico statico non omogeneo).
Troviamo:
a) la traiettoria origina sulla superficie della Terra o nell’atmosfera;
b) la traiettoria rimane confinata nel volume RE < r < ;
c) la particella nel passato era molto distante dalla Terra.
Le traiettorie a) and b) sono considerate come “proibite” perchè non
permettono a nessun raggio cosmico primario di raggiungere la Terra da
una grande distanza percorrendo una di queste traiettorie. Le altre sono
“permesse”.
Se noi consideriamo una posizione x ed una direzione fissata n, con
buona approssimazione le traiettorie delle particelle cariche con rigidità
più grande del cut-off sono permesse, le altre sono proibite.
L’effetto del campo geomagnetico (statico) è di rimuovere le particelle
dalle traiettorie proibite senza deformare lo spettro. Questo può essere
dedotto dal teorema di Liouville con l’assunzione che il campo sia
statico.
Particelle Intrappolate
• Le orbite proibite non furono prese in considerazione, sebbene
già conosciute matematicamente, fino alla loro scoperta (Van
Allen, Explorer I and II, 1958).
• I rivelatori di Raggi Cosmici a bordo sembravano bloccarsi ad
un’altezza oltre i 2000 km:--> saturazione!
Si scopri’ l’esistenza di due fasce di radiazione
intorno alla Terra, una interna the (Inner)
formata principalmente da protoni, ed una
esternathe (Outer) ricca di elettroni.
L’intensità della radiazione dipende
magnetica e non da quella geografica.
dalla
latitudine
Particelle Intrappolate - fasce di Van Allen
Inner Radiation Belt
Inner Radiation Belt: protoni con Energia fino a centinaia
di MeV.
Vita media: anni. E’ centrata intorno 1.5 RE.
Origine: I Raggi Cosmici di alta energia interagiscono con
l’atmosfera residua, producendo neutroni che, essendo neutri,
possono penetrare entro lo schermo magnetico della Terra.
Decadono poi in elettroni e protoni che rimangono
intrappolati.
Collisioni con l’atmosfera nei punti specchio e tra le stesse
particelle degradano il contenuto delle fasce.
Come risultato finale dei vari processi di collisione (scambio
di carica, collisioni nucleari), l’ “Inner Radiation Belt” è ricca
di protoni più che di elettroni.
Outer Radiation Belt
Outer Radiation Belt: elettroni con E di alcuni MeV.
Possibili anche protoni di energia fra 1-5 MeV.
Vita media: giorni. E’ centrata intorno a 4.5 RE, L>3.
Non è ancora ben noto come questa fascia si possa essere
formata.
Le particelle cariche vengono certeamente dall’esterno della
magnetosfera, ed entrano nella magnetosfera esterna
tramite le cuspidi dalla parte del sole e subiscono una non
chiara accelerazione locale.
La diffusione del pitch-angle è la causa della perdita di
particelle in questa zona.
Moto delle particelle intrappolate
Combinatione di 3 moti periodici:
• Rotazione circolare intorno alle linee di forza ;
• Oscillazione lungo la linea di forza intorno al piano
equatoriale tra due punti specchio quasi simmetrici.
Pitch-angle a0: angolo tra p e B all’ equatore.
Condizione per intrappolamento: |sin a0| R0-5/4 (4 R0-3)-1/4
• Drift longitudinale. E’ causato
dalla disomogeneità del campo e
dalle variazioni del giroradio. Le
particelle positive si muovono
verso Ovest, le negative verso Est.
Meccanismo di intrappolamento
• L’inversione della rotta verso la Terra della particella ai
mirror point non può essere spiegata in approssimazione di
campo uniforme. Se B fosse infatti costante, la traiettoria
rimarrebbe circolare senza possibilità di abbandonare la
posizione. In realtà, all’avvicinarsi della superficie terrestre
le linee di forza tendono a convergere .
• Nel punto A il campo ha una componente parallela ed una
ortogonale alla linea di campo centrale di B: la
componente ortogonale produce una forza che allontana la
particella dal punto speculare facendole invertire la
traiettoria.
Condizione dei punti specchio
Moto di drift
• Una particella intrappolata ha anche un moto di drift intorno alla Terra.
Ciò è dovuto a due meccanismi.
• Il primo consiste nel fatto che la particella si trova in un campo
leggermente più debole quando si trova sulla parte della traiettoria
circolare più lontana dalla terra e ciò introduce uno spostamento
laterale dell’orbita.
• La seconda causa è la curvatura delle linee di campo, che produce una
forza centrifuga alla quale le particelle rispondono con un moto di drift
laterale.
• La combinazione di questi due effetti è chiamata la “ gradientcurvature drift”
• Il gradient-curvature drift manda gli elettroni verso Est ed i protoni
verso Ovest.
• Nel caso reale di campo non dipolare il percorso di drift è più
complesso.
Moto di drift laterale delle particelle
Moto di drift
Anomalia Sud Atlantica
Circa 200-300 km dalla costa del Brasile, e su un’area che copre una
notevole parte del SudAmerica, la parte delle fasce di Van Allen più
prossima alla Terra forma quella che viene chiamata l’ Anomalia Sud
Atlantica.
Questa è un’area in cui la radiazione è molto elevata
ed è dovuta all’offset e al tilt dell’asse geomagnetico
rispetto all’asse di rotazione terrestre che, variando la
configurazione del campo rispetto a quello dipolare,
portano parte delle fasce di radiazione a quote più
basse (sotto i 500 km per la parte più interna della
fascia dei protoni).
Regioni Polari
Raggi Cosmici Galattici
Periodi di sole calmo
ad alta latitudine
Flussi in Orbita
• Regioni polari:
• GCRs
• ACRs
• SCRs
•Medialatitudine:
•Intrappolate
•Quasiintrappolate
•Albedo
Spettro totale
Particelle di Albedo
•
Le particelle di albedo sono prodotte nell’interazione dei raggi
cosmici con l’atmosfera (40 km). Esse vengono deviate verso l’alto
dal campo magnetico terrestre ed hanno energie sotto il cut-off.
•
A seconda dell’angolo che la traiettoria fa con le linee di campo si
ha:
Un solo rimbalzo lungo la linea di forza : albedo
Più di un rimbalzo: quasi-intrappolate
Intrappolate
Hanno flussi all’incirca uguali (Grigorov, 1977).
•
•
Rispetto alle “vere” intrappolate, le particelle di albedo hanno:
il punto origine più in basso (nell’atmosfera o al livello del suolo);
tempo di volo più breve (dalla sorgente al luogo di confinamento).
energie fino al GeV.
Correlations between earthquakes and PBs
TEQ-PB distributions
ORR
(Orbit Rate Rotation;
July 1992 - May 1994)
MIR mission
1985-2000
METEOR-3 mission
1985-1986
GAMMA mission
1990-1992
SAMPEX/PET mission
1992-1999
Altitude: 400 km
Altitude: 1250 km
Altitude: 350km
Altitude: 520  740 km
Inclination: 51°
Inclination: 82°
Inclination: 51°
Inclination: 82°
Ee: 20  200 MeV
Ep: 20  200 MeV
Ee:  30 MeV
Ee: > 50 MeV
4  Ee  15 MeV
ESPERIA Physical Model
3
2
ULF/ELF WAVES GENERATE
PERTURBATIONS IN THE LOWER
IONOSPHERE:
IONOSPHERIC MOTIONS,
JOULE HEATING,
PLASMA INSTABILITIES
ATTENUATION OF THE
HIGHER WAVE
FREQUENCIES

ULF/ELF WAVES REACH
EARTH’S SURFACE
AND ENTER INTO THE
IONOSPHERE.
1
EME WAVES
GENERATED
IN THE FUTURE
HYPOCENTRAL
VOLUME.
4
ULF/ELF WAVES INTERACT
RESONANTLY WITH CHARGED
PARTICLES OSCILLATING AT
BOUNCING FREQUENCY IN THE
INNER RADIATION BELT.
PBs
5 PARTICLE PITCH ANGLE
CHANGES

MIRROR POINTS LOWERING

PARTICLE PRECIPITATION
6
PBs PROPAGATE
AROUND THE EARTH
ALONG THE L-SHELL

(LONGITUDINAL DRIFT)
PBs DETECTABILITY AT
ANY LONGITUDE
ESPERIA
SCIAMI IN ATMOSFERA
Flusso di raggi cosmici a terra
•Il flusso di
particelle a terra per
area orizzontale
ammonta a 180
part/(m2s)
•La maggior parte
(75%) di esse è
composta da muoni,
in quanto protoni ed
elettroni sono per lo
più assorbiti
dall’atmosfera (ad
esempio la
percentuale di
protoni ad 1 GeV/c
è pari al 3.5%
UNITA’ DI MISURA
Le unità di misura della radiazione sono molteplici a seconda dell'effetto
che si intende misurare. Le più usate (attualmente od in passato) sono:
BEQUEREL - unità di attività. - SI
1 Bq = 1 disintegrazione /s
CURIE 1 Ci = 3.7 1010 disintegrazioni/s 3.7 1010 Bq.
E’ approssimativemente la radioattività di 1 g di radio.
GRAY - unità di dose assorbita. SI Rappresenta
l'energia assorbita per unità di massa. 1 Gy = 1 Joule/kg
Rad - dose assorbita. 1 rad = 100 erg/g = 0.01 Gy.
Unità di esposizione. E’ la quantità di radiazione x o gamma in un dato punto dello spazio
integrata nel tempo espressa in termini di carica ionizzante prodotta in un piccolo volume d'aria.
= 1 Coul/kg d'aria (cgs = 1 esu/cm3 )
ROENTGEN - esposizione. 2.1 109 cariche/cm3 = 2.58 10-4 C/kg (STP). E’ la più antica unità
di misura di radioattività.
Sievert - Unità di dose equivalente 1 Sv = 100 rem (Roentgen equivalent for man = dose in
Gy * wr (fattore di merito).
DOSE EQUIVALENTE
• Dosi uguali di particelle diverse producono effetti molto diversi.
• Il motivo è legato alla differente quantità di energia trasferita al mezzo attraversato.
• Maggiore è la carica della particella e maggiore è il danno biologico.
• Si definisce dunque la Relative Biological Effectiveness - RBE tramite un fattore
moltiplicativo che dipende dalla radiazione (fattore di merito).
L'effetto biologico dell'organo irradiato è descritto dalla dose equivalente Ht,
ottenuta moltiplicando i fattori di merito wr per le dosi
assorbite Dr: Ht=wrDr
DOSE EFFETTIVA
•Ogni organo subisce in
maniera diversa l’effetto
della radiazione
•Si definisce dunque un
fattore di merito del tessuto
wt
•La somma dei wt è pari ad
uno. In tal modo, per una
esposizione uniforme su tutto
il corpo, la dose effettiva ed
equivalente sono uguali.
EFFETTI BIOLOGICI
Gli effetti cellulari possono
essere classificati in:
Morte della cellula
Alterazione della cellula con
insorgenza di malattie
Alterazione della cellula e sua
successiva
trasmissione
a
generazione successive
(anche evoluzione).
EFFETTI DETERMINISTICI E STOCASTICI
Dal punto di vista dell’organismo i danni da radiazione possono essere divisi in due
categorie:
Effetti deterministici. Si hanno in presenza di alte dosi ricevute (>1Gy in
alcune ore). Le cellule perdono la capacità di riprodursi. I primi effetti sono
riscontrabili nel sangue (e.g. nei globuli bianchi) per cui la morte può insorgere
per danno diretto da radiazione o per infezioni causate dalla distruzione del
sistema immunitario.
Al di sopra delle
dosi di soglia vi è
una
probabilità
molto elevata di
contrarre
gli
effetti descritti in
tabella.
EFFETTI DETERMINISTICI E STOCASTICI (2)
Effetti stocastici. Sono legati a basse dosi assorbite (<0.2Gy). E’ difficile
ottenere dati isolati da altri effetti (fumo, agenti chimici, ecc.)
NON presentano una soglia. Ossia non vi è un valore minimo sotto cui questi
effetti non sono osservati.
NON dipendono dalla dose assorbita in un intervallo di tempo ma dalla dose
totale accumulata. Ciò si traduce in termini di probabilità di contrarre tumori a
seconda della radiazione assorbita ed in termini di abbassamento della vita media.
LIMITI
CERN: 15mSv/anno
USA: 50mSv/anno (a seconda dei lab.)
Dose mortale: in assenza di trattamento 50% di mortalità in 30 giorni 2.5-3.0Gy
misurati sulla linea longitudinale centrale del corpo.
Prevenzione
Attenzione
DOSI AMBIENTALI TIPICHE
Altre cause:
• EPA (Environmental Protection
Agency) raggi cosmici:
0.26 mSv/anno
(lezione = 84 nSv)
• Pacemaker: 1mSv/anno
• EPA bagagli: 0.02 micro3Sv
• Lampade da campeggio: 0.03 micro Sv
• Edificio di pietra o cemento: 0.07m Sv/anno
• TV 0.01mSv/anno
• Computer 0.001 mSv/anno (?)
• 50 km da centrale a carbone: 0.3 mSv/anno
• 50 km da centrale nucleare (!) : 0.09microSv/anno
Dosi a bordo di aerei
Livello di radiazione a bordo di aerei
•Route (geomagnetic cutoff)
•Height
• Route
•Duration
• Duration (min)
• Dose
• (Sv)
• Dublin-Paris
• 95
• 4.5
• Dublin-Rome
• 180
• 10
• StockholmTokyo
• 605
• 51
• AmsterdamVancouver
• 645
• 70
• Occupational
• 1year
• 1000-6000
Outside the Magnetosphere?
10Sv
1Sv
0.1Sv