Иногда Солнце извергает потоки энергичных частиц, которые быстро достигают Земли. Во время подобных событий самолетам предписано снижаться или вообще не взлетать, чтобы не подвергать экипаж и пассажиров риску облучения. Что это, разумная осторожность или перестраховка? Ответ искали японские ученые
Находясь на борту пассажирского самолета, можно попасть под опасное облучение, если Солнцу именно в этот момент вздумается выбросить в сторону Земли энергичные потоки протонов. Японские исследователи опубликовали в журнале Scientific Reportsстатью, в которой оценили этот риск.
Опасность на высоте
Космос пронизан потоками заряженных частиц, опасных для всего живого. К счастью, у Земли есть магнитное поле, задерживающее большую часть этого окатывающего планету смертоносного дождя. А то, что просачивается под магнитный щит, принимает на себя атмосфера. Поверхности планеты достигают лишь отголоски этого потока, заметные только для чувствительных приборов.
Однако реактивные пассажирские самолеты летают на высоте 8–12 км. Значительную часть воздуха они в буквальном смысле оставляют под крылом. На такой высоте люди меньше защищены от облучения, и последнее считается профессиональным риском для экипажа.
Два главных источника радиации, угрожающей людям на борту лайнера — галактические и солнечные космические лучи. Первые приходят с просторов Галактики, их поток стабилен и предсказуем. Даже на высоте 12 км доза этого облучения не превышает 10 микрозиверт в час (мкЗв/ч). За пять часов в воздухе можно получить такую же дозу, как на одном сеансе цифровой флюорографии грудной клетки.
Совсем другое дело — солнечные космические лучи. Эти выбросы энергичных протонов — одно из проявлений солнечной активности. Они движутся со скоростью в десятки тысяч километров в секунду и достигают Земли за считанные часы или даже минуты (частицам обычного солнечного ветра требуется на это несколько суток).
Самые сильные из таких выбросов могут быть зарегистрированы даже на поверхности Земли — правда, ее достигают не сами извергнутые Солнцем протоны, а нейтроны, образовавшиеся при взаимодействии этих протонов с воздухом. Это называется повышением фонового уровня космических лучей (по-английски ground level enhancements, или GLE). За более чем 80 лет регулярных наблюдений было зафиксировано всего 72 подобных события.
Переоценка лучей
Считается, что GLE опасны для авиапассажиров и членов экипажа. Поэтому во время таких событий (которые случаются примерно раз в год и могут продолжаться несколько часов или дней) самолеты должны летать ниже обычного, менять маршруты или вовсе не выходить в рейс.
Японские исследователи решили выяснить, насколько оправданы подобные меры предосторожности.
Частоту и силу GLE ученые оценили двумя способами. Во-первых, есть прямые измерения, ведущиеся с 1940-х годов. Во-вторых, космические лучи, врезаясь в вещество, вызывают ядерные реакции. При этом образуются некоторые характерные изотопы. Содержание этих веществ в древних льдах и кольцах деревьев служит своеобразным маркером уровня космических лучей в разные годы.
Из десятков известных GLE исследователи отобрали пять и рассчитали, какие дозы облучения могли быть получены на борту лайнера. Ученые смоделировали полеты по восьми разным маршрутам на высоте 9 и 12 км. Это позволило выяснить, как доза радиации в небе связана с мощностью GLE, фиксируемой наземными приборами. Зная, с какой частотой случаются выбросы различной мощности, авторы вычислили, часто ли происходят действительно опасные события.
Эксперты исходили из того, что защитные меры необходимы только в двух случаях: если суммарная доза радиации за перелет превышает 1 миллизиверт или если мощность облучения превышает 80 мкЗв/ч. По их расчетам, первое случается раз в 47 лет, а второе — раз в 17 лет.
«Нельзя отрицать потенциальный разрушительный для здоровья эффект радиационного облучения, — отмечает глава исследовательской группы Ёсукэ Ямасики. — Но данные свидетельствуют о том, что текущие меры могут быть чрезмерными для компенсации реальных рисков».
Если же реагировать только на действительно опасные события, затраты на такие меры предосторожности будут довольно низкими. Например, рассмотрим рейс Лос-Анджелес-Лондон. Один раз отменить этот рейс стоит $97000. Но его придется отменять так редко, что средние потери за год (при одном рейсе в день) составят $420 из-за превышения предельной суммарной дозы в 1 мЗв и $1000 на отмены из-за превышения предельной часовой дозы в 80 мкЗв/ч.
Для сравнения: извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль в 2010 году обошлось авиаотрасли в $1,7 млрд. Считается, что подобные извержения происходят каждые 35–50 лет, так что связанный с ними средний ежегодный финансовый риск составляет примерно $40 млн.
Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора