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Lexikon Physik

Kosmische Strahlung (Höhenstrahlung)

Die kosmische Strahlung (Höhenstrahlung) ist eine sehr energiereiche Strahlung aus dem Weltraum, die zum großen Teil in der oberen Schichten der Erdatmosphäre absorbiert wird und daher früher nur in höheren Lagen oder mit Ballonexperimenten gemessen werden konnte. Sekundäre Folgeprodukte lassen sich jedoch auch noch in großen Tiefen im Meer sowie in der Erdkruste (in Form von Myonen und Neutrinos) nachweisbar sind. Man unterscheidet zwei Arten von kosmischer Strahlung:

  • Die primäre kosmische Strahlung stößt aus allen Richtungen auf die Erdatmosphäre. Sie besteht zu etwa 85 % aus Protonen, zu 14 % aus Heliumkernen (Alphateilchen) sowie aus schwereren Atomkernen, Elektronen, Positronen, Myonen und Neutrinos, außerdem Röntgen- und Gammastrahlung. Ein kleiner Anteil der primären Komponente wird von der Sonne erzeugt, ein weiterer Teil stammt aus unserer Milchstraße (vor allem aus Supernovae), die energiereichste H. kommt von anderen Galaxien und Quasaren. Die Teilchen der primären H. verlieren durch Ionisation von Luftmolekülen und bei Kernreaktionen Energie; sie gelangen daher maximal bis 20 km Höhe über dem Erdboden.
  • Die sekundäre kosmische Strahlung geht aus den Wechselwirkungen der primären Strahlungskomponente mit den Luftmolekülen hervor. Es entstehen neue Teilchen (z. B. Pionen, Elektron-Positron-Paare), die ihrerseits durch Kernreaktionen und elektromagnetische Wechselwirkung weitere Teilchen produzieren. Es kommt zu einer kaskadenartigen Vervielfachung der Teilchenzahl. Die sekundäre Komponente erhöht zunächst die Strahlungsintensität in der Atmosphäre, nimmt aber zur Erdoberfläche hin infolge von Absorption ab. Auf dem Erdboden wird nur noch sekundäre Strahlung nachgewiesen. Besonders energiereiche Partikel der kosmishcen Strahlung erzeugen sog. Schauer aus Sekundärteilchen, die ein Gebiet von mehreren Quadratkilometern am Erdboden überdecken können und in speziellen Observatorien detektiert werden.

Die Strahlenbelastung durch die kosmische Strahlung steigt mit zunehmender Höhe über der Erdoberfläche an, was bei Flügen besonders für das Bordpersonal eine Rolle spielt.

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