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Strahlenexposition, kosmische

Die energiereiche Strahlung, die aus dem Weltraum kommend in die Erdatmosphäre eindringt, bezeichnet man als primäre kosmische Strahlung oder primäre Höhenstrahlung, die entsprechend ihrem Entstehungsort in eine galaktische und eine solare Komponente unterteilt wird. Die galaktische Strahlungbesteht überwiegend aus sehr energiereichen Protonen, einem rund zehnprozentigen Anteil von Heliumkernen und einem sehr viel kleineren Anteil von schweren Kernen, zusätzlich auch Photonen und Elektronen. Das Energiespektrum der Protonen reicht von wenigen Millionen Elektronvolt (MeV) bis zu mehr als 1014 MeV mit einem Intensitätsmaximum bei 102 bis 105 MeV.

Die Protonenenergien der solaren Komponente der kosmischen Strahlung liegen überwiegend unter 100 MeV. Das Magnetfeld der Erde lenkt insbesondere die niederenergetischen geladenen Primärteilchen zurück in den Weltraum. Dieser Effekt ist abhängig von der geomagnetischen Breite, daher ist die Flussdichte der Protonen und anderer Kerne am äußeren Rand unserer Atmosphäre an den magnetischen Polen größer als in der Äquatorregion.

Wechselwirkungsprozesse mit Atomkernen in den hohen Atmosphärenbereichen führen zu Sekundärteilchen und elektromagnetischer Strahlung, die zusammen die sogenannte sekundäre kosmische Strahlung bilden.

Die Breitenabhängigkeit der von Photonen und der ionisierenden Komponente der kosmischen Strahlung hervorgerufen Dosis in Meereshöhe ist gering. In äquatorialen Breiten ist ihr Dosisbeitrag etwa 10% geringer als in polaren geomagnetischen Breiten.

Natürlich besteht eine ausgeprägte Höhenabhängigkeit; entspricht doch die abschirmende Wirkung der Atmosphäre der einer 10 m dicken Wasserschicht. Ständiger Aufenthalt auf der Zugspitze führt mit 1,8 mSv pro Jahr zu einer sechsmal höheren effektiven Dosis als auf Helgoland. Den Dosisanstieg mit der Höhe für eine Breite von 50° zeigt die folgende Abbildung.

Kosmische Strahlenexposition in Abhängigkeit von der Höhe, 50° geographische Breite
Kosmische Strahlenexposition in Abhängigkeit von der Höhe, 50° geographische Breite

UNSCEAR hat unter Berücksichtigung der Verteilung der Weltbevölkerung nach geographischer Breite, Aufenthaltshöhe und Abschirmung durch Gebäude einen Mittelwert der effektiven Jahresdosis pro Person von 0,38 mSv errechnet. Die durchschnittlichen Jahresdosen liegen dabei im Bereich von 0,3 mSv bis 2 mSv.

Die folgende Abbildung enthält Daten der kosmischen Strahlenexposition für einige hochgelegene Großstädte.

Staedte
 

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