随着經濟的快速發展，越來越多的人選擇乘飛機旅行，甚至出現在東亞（如北京、首爾、東京）和北美東海岸（如紐約、華盛頓）的北極航線上，以節省時間和燃料。但在享受飛機便利的同時，更應該注意飛行過程中的輻射問題。
1912年，赫斯用氣球測量空氣放射性，發現了宇宙線。
從1912年奧地利科學家維克多·赫斯（Victor Hess）通過空氣探測球體發現宇宙射線，到1991年國際輻射防護委員會（ICRP）建議将機組人員納入職業暴露以進行輻射劑量管理，公衆也越來越關注輻射。那麼正常飛行中的輻射劑量是多少呢？今天，小編輯器将帶您确切地找出答案。
01 你飛行時輻射從何而來？
首先和你談談航空輻射的來源。
作為宇宙的一小部分，地球一直沐浴在宇宙線中。宇宙線是具有穿透力的微小粒子。這些穿透性的微小粒子可以分為兩種類型，一種來自遙遠的太陽系外（銀河宇宙），另一種來自太陽（太陽高能粒子），它們為我們提供了光。
空間輻射
銀河系宇宙線是一種來自太陽系外的高能粒子，在銀河系中含量豐富。超新星的殘骸中有大量的高能電子，它們是宇宙線中高能電子的起源。人們普遍認為，超新星噴發及其殘餘物将産生高能核。超新星爆炸沖擊波可以加速宇宙線。從本質上講，超新星就像巨大的天然粒子加速器。地球經常暴露在銀河系宇宙線中。
超新星噴發的遺迹
另一種是太陽高能粒子，它是在太陽風暴期間發射的高能帶電粒子。通過空間或地面觀測可以看出，高能粒子的通量在幾十分鐘到幾天的時間内突然急劇增加，然後逐漸衰變到背景水準，一種橡皮筋狀的突然斷裂，釋放出巨大的能量，因為絕大多數太陽高能粒子都是質子， 也稱為太陽質子事件。太陽質子事件在太陽活動期間更頻繁地發生。
日冕物質抛射
宇宙線中的粒子被稱為基本粒子，主要是質子，少量的氦，以及很少的其他重核離子。由于地球被厚厚的大氣層覆寫，基本粒子撞擊大氣核産生質子，中子，光子和光子（γ射線）。這些二次粒子重複，直到平均能量等于一定的門檻值，二次粒子的數量達到其最大值，之後粒子逐漸衰變或被大氣吸收，導緻二次粒子的數量逐漸減少，這種反應稱為"空氣聚集"。飛行高度的輻射劑量主要由二次粒子産生，其中中子産生總輻射劑量的50%以上。
空氣簇的圖示
02 宇宙線能到達地面并觸及我們嗎？
由于地球受到磁場的保護，帶電粒子在兩極之間反彈，形成兩個巨大的甜甜圈狀高能電子和高能質子帶。地球的磁場也可以偏轉一些宇宙線，以保護我們免受太陽風暴的襲擊。
地球輻射帶地圖
地球磁場保護地球
但也有宇宙線粒子"滑入"地球的磁極大氣層，可以産生令人眼花缭亂的彩色極光。這些高能粒子與大氣中的原子和分子碰撞，并激發産生光和極光。
飛機捕獲的南極極光
美國的阿拉斯加極光
宇宙輻射是由太陽系外的初級光子和α粒子産生的電離輻射，當它們與地球大氣層的組成互相作用時。但這些輻射中隻有一小部分最終将一些剩餘的能量帶到地球表面的生命。
地球大氣吸收輻射
雖然大部分光線都被阻擋了，但地球表面的生物總是暴露在輻射之下。在太空中，宇宙輻射的強度超過人體的可接受範圍，這将導緻人類的正常生存。地面上宇宙輻射的強度在人類直接接受的範圍内。
03 不同的路線暴露在不同的輻射大小下
宇宙射線對人體的影響取決于吸收的量，粒子的類型，能量和特定的身體部位。輻射的健康風險通常以生物輻射機關Sv來衡量，這意味着輻射引起的癌症最終在以後的生活中發展的可能性為5.5%。一般認為，世界上人均自然輻射的年平均有效劑量為2.4mSv，其中包括宇宙射線、來自地表的電離輻射、通過飲食攝入的天然放射性核素以及室内和室外吸入的放射性氡。
日常生活中的輻射量
我們生活中最常見的一些輻射大小是：一次0.25 sv（1mSv x 1000 sv）的機場安檢;
但就飛行而言
不同的路線暴露在不同的輻射大小下
1.首先，飛行的高度與輻射水準之間存在關系。海拔越高，暴露的輻射就越多。例如，在大約7.5公裡的高度飛行的小型飛機暴露在海平面上大約10倍的輻射。如果它是一架大型飛機，在海洋上飛行12公裡的高度，它将接收大約40-50倍于海平面的輻射量。
輻射與高度的關系
為什麼高海拔地區的輻射更多？主要原因是，随着我們越來越接近宇宙輻射源，宇宙線和地球之間的大氣層保護将會減少。宇宙線與空氣中的分子碰撞，将它們分裂成更小、能量更低的粒子。随着這些粒子繼續分裂，它們到達表面的能量越來越少。是以，如果我們沒有足夠的大氣層來保護我們，我們會得到更多的輻射。
2.此外，飛行的緯度也會影響輻射量。宇宙射線可以從各個方向撞擊地球，但我們暴露在不同緯度的不同輻射中。這與地球的磁場有關，這是抵禦宇宙射線的第二道防線。地球的磁場就像一個盾牌，偏轉一些宇宙射線。赤道上的宇宙射線最好在赤道上屏蔽，因為磁場的形狀會撞擊垂直于磁場的大氣層，而赤道附近的大氣層往往較厚。
輻射與緯度的關系
北極和南極幾乎沒有屏蔽。極地地區的宇宙輻射水準大約是赤道地區的兩倍。然而，生活在極地地區的人們仍然受到大氣層的保護，免受大多數宇宙射線的傷害。然而，極地地區比赤道暴露在更多的輻射下。
在飛行方面，不同地點暴露于不同類型的輻射：高海拔地區的輻射高于地面，極地飛行的輻射高于非極地飛行，更多的輻射确實會增加患癌症的風險。
但不要驚慌，極地路線輻射雖然比一般路線高，但還不超标！研究将輻射劑量與極地和非極性機組人員進行了比較。統計資料顯示，極地機組人員的年有效劑量為5.79mSv/a，非極地機組人員的年有效劑量為2.14mSv/a。低于國際原子能機構為職業原因每年輻射暴露設定的現行劑量限值（20mSv）。
結論：
北極飛行确實增加了輻射暴露，但并不構成額外的過量服用，基本上是在正常航線上，沒有心理恐慌。
圖像來自相關網絡
引用：
[1]https://www.zhihu.com/question/35397295/answer/62774228
[2]https://www.guokr.com/article/436840
王新月.宇宙輻射對民航飛行的影響.科技視界， 2017， 000（009）： 156-157.
圖飛、姚永祥、周蓮等比較宇航員在極地和非極地航線上接收到的光子和中子宇宙輻射的劑量。中華放射與防護雜志， 2010， 30（4）： 469-471.
編輯：萬鵬
美國編輯：王玉宇
校對：王海波