Die Höhenstrahlung wurde bereits 1912 von Victor F. Hess postuliert, um die bei einem Ballonflug gemessene höhere elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre mit zunehmender Höhe zu erklären. Heute weiß man, dass diese Strahlung eine hochenergetische Teilchenstrahlung aus dem Weltall ist. Sie wird als kosmische Strahlung bezeichnet.
Entstehung
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Die Erdatmosphäre wird von energiereichen Teilchen aus unserer Galaxis bombadiert (primäre kosmische Strahlung). In den oberen Atmosphärenschichten reagieren diese Teilchen mit den Luftmolekülen. Durch Kernreaktionen entstehen zahlreiche Sekundärteilchen (sekundäre kosmische Strahlung / Höhenstrahlung). Diese Sekundärteilchen zerfallen teilweise wieder, werden in der Atmosphäre absorbiert oder dringen ggf. in die Erde ein. Den so entstehenden Strahlungsfluss teilt man in drei Hauptkomponenten ein: Elektronen/Photonen, Hadronen (Kernbausteine) und Myonen (schwere Elektronen). |
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Sonnenaktivität
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Sonnenaktivität (From: NOAA):
| Solar X-rays: |
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| Geomagnetic Field: |
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Die Sonnenaktivität spiegelt sich zum einen in der Zahl der Sonnenflecken wieder; zum anderen in dem Fluß der emittierten Teilchen (Elektronen und Protonen), dem sogenannten Sonnenwind. Vereinzelt kommt es zu sehr energiereichen Sonnenausbrüchen bei denen auch sehr hochenergetische Protonen in das Weltall emittiert werden. Erreicht diese Strahlung die Atmosphäre der Erde führt dies meist zu elektromagnetischen Effekten und Störungen, wie etwa den Polarlichtern. Ist diese Strahlung aber besonders energiereich besteht die Möglichkeit, dass diese bis in die Erdatmosphäre eintritt und ähnliche Reaktionen wie die primäre kosmische Strahlung hervorruft. Dies kann unter Umständen zu einer höhenabhängigen, lokalen Erhöhung der Ortsdosisleistung führen. |
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Zusammensetzung
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Das Bild links zeigt, dass der relative Dosisanteil in Flughöhen hauptsächlich von Neutronen (n) und Elektronen und Photonen (e-) mit einer kleineren Protonenkomponente (p) stammt, während am Erdboden hauptsächlich Myonen (µ) und ein kleiner Anteil an Neutronen zur Dosis beitragen. Dieses in Flughöhen komplexe Strahlungsfeld stellt besondere Anforderungen an die Strahlenmesstechnik. Daher wurde in der PTB ein Referenzdosimeter für Messungen in Flughöhen entwickelt. |
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Abhängigkeiten
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Die Höhe der Strahlenexposition durch Höhenstrahlung an einem bestimmten Ort hängt vor allem von der Flughöhe, dem magnetischen Breitengrad und vom Sonnenzyklus ab. Das Bild links zeigt die Ortsdosisleistung in 10 km Höhe. Diese ist in Polnähe mehr als doppelt so hoch wie in Äquatornähe. Weitere Werte lassen sich mit dem Flugdosisrechner berechnen.
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Richtwerte
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| Abflug |
Ankunft |
Umgebungs-Äqui-
valenzdosis
H*(10) [µSv] |
Frankfurt
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New York
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37
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| Frankfurt |
Tel Aviv
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11
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| Frankfurt |
Seattle
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48
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| Frankfurt |
Dubai
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19 |
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Die Tabelle zeigt beispielhaft einige Werte der durch Höhenstrahlung erzeugten Umgebungs-Äquivalentdosis auf ausgewählten Flugrouten. Die Dosisleistung durch Höhenstrahlung auf Meereshöhe beträgt ca. 0,04 µSv/h
(entspricht ca. 350 µSv/a). |
