太空中的輻射提供了有關宇宙的線索

天文學是對宇宙中從電磁波譜輻射（或反射）能量的物體的研究。天文學家研究宇宙中所有物體的輻射。讓我們深入研究一下那里的輻射形式。

對天文學的重要性

為了完全理解宇宙，科學家必須在整個電磁波譜中觀察宇宙。這包括高能粒子，如宇宙射線。一些物體和過程在某些波長（甚至光學）中實際上是完全不可見的，這就是為什么科學家在許多波長下觀察它們的原因。在一個波長或頻率下看不見的東西在另一個波長或頻率下可能非常明亮，這告訴科學家一些非常重要的東西。

輻射類型

輻射描述了基本粒子，原子核和電磁波在空間中傳播時的情況?？茖W家通常以兩種方式參考輻射：電離和非電離。

電離輻射

電離是從原子中除去電子的過程。這在自然界中一直發(fā)生，它只需要原子與具有足夠能量的光子或粒子碰撞以激發(fā)選舉。當發(fā)生這種情況時，原子不再能保持與粒子的結合。

某些形式的輻射攜帶足夠的能量來電離各種原子或分子。它們可能通過導致癌癥或其他重大健康問題而對生物實體造成重大傷害。輻射損傷的程度取決于生物體吸收了多少輻射。

這個被認為是電離的輻射所需的最小閾值能量約為10電子伏特（10eV）。有幾種形式的輻射自然存在于這個閾值之上：

• γ射線：γ射線（通常由希臘字母γ表示）是電磁輻射的一種形式。它們代表了宇宙中**能量的光形式。伽馬射**生在各種過程中，從核反應堆內的活動到稱為超新星的恒星爆炸和稱為伽馬射線爆發(fā)器的高能量事件。由于伽馬射線是電磁輻射，除非發(fā)生正面碰撞，否則它們不容易與原子相互作用。在這種情況下，伽馬射線將進入電子-正電子對。然而，如果伽馬射線被生物實體（例如人）吸收，則可以進行顯著的傷害，因為它需要相當大量的能量來阻止這種輻射。從這個意義上說，伽馬射線可能是對人類最危險的輻射形式。幸運的是，雖然它們可以在與原子相互作用之前穿透幾英里進入我們的大氣，但我們的大氣足夠厚，大多數伽馬射線在到達地面之前被吸收。然而，太空中的宇航員缺乏對他們的保護，并且僅限于他們可以花費的時間"外部"航天器或空間站。雖然非常高劑量的伽馬輻射可能是致命的，但反復暴露于高于平均劑量的伽馬射線（例如宇航員所經歷的）的最可能的結果是癌癥風險增加。這是世界上生命科學專家密切研究的東西。
• X射線：X射線與伽馬射線一樣，是電磁波（光）的一種形式。它們通常分為兩類：軟x射線（波長較長的x射線）和硬x射線（波長較短的x射線）。波浪越短長度（即x射線越硬）越危險。這就是為什么低能量x射線用于醫(yī)學成像的原因。x射線通常會電離較小的原子，而較大的原子可以吸收輻射，因為它們的電離能有較大的間隙。這就是為什么x射線機會很好地成像像骨骼這樣的東西（它們由較重的元素組成），而它們是軟組織（較輕的元素）的不良成像器。據估計，x射線機和其他衍生設備占美國人們所經歷的電離輻射的35-50%。
• α粒子：α粒子（由希臘字母α指定）由兩個質子和兩個中子組成;與氦核的組成完全相同。專注于產生它們的α衰變過程，這里發(fā)生了什么：α粒子以非常高的速度（因此高能量）從母核射出，通常超過光速的5%。一些阿爾法粒子以宇宙射線的形式來到地球，可能達到超過光速10%的速度。然而，一般來說，α粒子在很短的距離內相互作用，所以在地球上，α粒子輻射并不是對生命的直接威脅。它只是被我們的外界吸收。然而，它對宇航員來說是危險。
• β粒子：β衰變的結果，β粒子（通常由希臘字母Γ）是高能電子，當中子衰變成質子，電子和反中性粒子時逃逸。這些電子比α粒子更有能量，但不如高能γ射線。通常，β顆粒不易被人體健康所關心，因為它們很容易被屏蔽。人工創(chuàng)建的β粒子（如加速器）可以更容易地穿透皮膚，因為它們具有相當高的能量。有些地方使用這些粒子束來治療各種癌癥因為它們能夠針對非常特定的區(qū)域。然而，腫瘤需要靠近表面，以免損傷大量散布的組織。
• 中子輻射：在核融合或核裂變過程中產生非常高能的中子。然后它們可以被原子核吸收，導致原子進入激發(fā)態(tài)，它可以發(fā)射γ射線。然后這些光子會激發(fā)它們周圍的原子，產生連鎖反應，導致該區(qū)域變得具有放射性。這是人類在沒有適當防護裝備的核反應堆周圍工作時受傷的主要方式之一。

Non-ionization Radiation

雖然電離輻射（上圖）獲得了所有關于對人類有害的新聞，但非電離輻射也可能具有顯著的生物效應。例如，非電離輻射會導致曬傷等情況。然而，這就是我們在微波爐中烹飪食物的方法。非電離輻射也可以以熱輻射的形式出現，熱輻射可以將材料（因此原子）加熱到足夠高的溫度以引起電離。然而，這個過程被認為與動力學或光子電離過程不同。

• 無線電波：無線電波是電磁輻射（光）的最長波長形式。它們跨越1毫米到100公里。然而，這個范圍與微波波段重疊（見下文）。無線電波是由活躍的恒星（特別是來自其超大型黑洞周圍的區(qū)域），脈沖和超新星殘留物自然產生的。但它們也是人為地為廣播和電視傳輸而創(chuàng)建的。
• 微波：定義為1毫米至1米（1000毫米）之間的光波長，有時會考慮微波成為無線電波的一個子集。在fa中ct，無線電天文學通常是微波波段的研究，因為較長波長的輻射很難檢測到，因為它需要巨大尺寸的探測器;因此只有少數同行超過1米波長。雖然是非電離的，但微波對人類仍然是危險的，因為它與水和水蒸氣的相互作用會給物品帶來大量的熱能。（這也是為什么微波觀測通常放置在地球上高干燥的地方，
• 紅外輻射：紅外輻射是電磁輻射帶，占據波長在0.74微米到300微米之間。（一米有100萬微米。）紅外輻射非常接近光，因此使用非常相似的技術來研究它。然而，有一些困難需要克服;即紅外光是由與"室溫"相當的物體產生的;。由于用于供電和控制紅外望遠鏡的電子設備將在這樣的溫度下運行，因此儀器本身會發(fā)出紅外光，干擾數據采集。因此，使用液氦冷卻儀器，以減少外來紅外光子進入檢測器。太陽發(fā)出的到達地球的大部分物質實際上是紅外光，可見光輻射不遠（紫外線遠距離第三）。

• 可見光（光學）：可見光的波長范圍是380納米（nm）和740納米。這是我們能夠用自己的眼睛檢測到的電磁輻射，沒有電子輔助設備，我們無法看到所有其他形式?？梢姽鈱嶋H上只是電磁波譜的一小部分m、 這就是為什么研究天文學中的所有其他波長以獲得宇宙的全貌并理解控制天體的物理機制是很重要的。
• 黑體輻射：黑體是在加熱時發(fā)出電磁輻射的物體，產生的光的峰值波長將與溫度成比例（這被稱為Wien's定律）。沒有像一個完美的黑體這樣的東西，但是像我們的太陽，電爐上的地球和線圈這樣的許多物體都是非常好的近似值。
• 熱輻射：由于它們的溫度，材料內太空科普部的運動產生的動能可以描述為系統(tǒng)的總熱能。在黑體物體（見上文）的情況下，熱能可以以電磁輻射的形式從系統(tǒng)中釋放出來。

正如我們所看到的，輻射是宇宙的基本方面之一。沒有它，我們就沒有光，熱，能量或生命。

由Carolyn Collins Petersen編輯。