随着经济的快速发展，越来越多的人选择乘飞机旅行，甚至出现在东亚（如北京、首尔、东京）和北美东海岸（如纽约、华盛顿）的北极航线上，以节省时间和燃料。但在享受飞机便利的同时，更应该注意飞行过程中的辐射问题。
1912年，赫斯用气球测量空气放射性，发现了宇宙线。
从1912年奥地利科学家维克多·赫斯（Victor Hess）通过空气探测球体发现宇宙射线，到1991年国际辐射防护委员会（ICRP）建议将机组人员纳入职业暴露以进行辐射剂量管理，公众也越来越关注辐射。那么正常飞行中的辐射剂量是多少呢？今天，小编辑器将带您确切地找出答案。
01 你飞行时辐射从何而来？
首先和你谈谈航空辐射的来源。
作为宇宙的一小部分，地球一直沐浴在宇宙线中。宇宙线是具有穿透力的微小粒子。这些穿透性的微小粒子可以分为两种类型，一种来自遥远的太阳系外（银河宇宙），另一种来自太阳（太阳高能粒子），它们为我们提供了光。
空间辐射
银河系宇宙线是一种来自太阳系外的高能粒子，在银河系中含量丰富。超新星的残骸中有大量的高能电子，它们是宇宙线中高能电子的起源。人们普遍认为，超新星喷发及其残余物将产生高能核。超新星爆炸冲击波可以加速宇宙线。从本质上讲，超新星就像巨大的天然粒子加速器。地球经常暴露在银河系宇宙线中。
超新星喷发的遗迹
另一种是太阳高能粒子，它是在太阳风暴期间发射的高能带电粒子。通过空间或地面观测可以看出，高能粒子的通量在几十分钟到几天的时间内突然急剧增加，然后逐渐衰变到背景水平，一种橡皮筋状的突然断裂，释放出巨大的能量，因为绝大多数太阳高能粒子都是质子， 也称为太阳质子事件。太阳质子事件在太阳活动期间更频繁地发生。
日冕物质抛射
宇宙线中的粒子被称为基本粒子，主要是质子，少量的氦，以及很少的其他重核离子。由于地球被厚厚的大气层覆盖，基本粒子撞击大气核产生质子，中子，光子和光子（γ射线）。这些二次粒子重复，直到平均能量等于一定的阈值，二次粒子的数量达到其最大值，之后粒子逐渐衰变或被大气吸收，导致二次粒子的数量逐渐减少，这种反应称为"空气聚集"。飞行高度的辐射剂量主要由二次粒子产生，其中中子产生总辐射剂量的50%以上。
空气簇的图示
02 宇宙线能到达地面并触及我们吗？
由于地球受到磁场的保护，带电粒子在两极之间反弹，形成两个巨大的甜甜圈状高能电子和高能质子带。地球的磁场也可以偏转一些宇宙线，以保护我们免受太阳风暴的袭击。
地球辐射带地图
地球磁场保护地球
但也有宇宙线粒子"滑入"地球的磁极大气层，可以产生令人眼花缭乱的彩色极光。这些高能粒子与大气中的原子和分子碰撞，并激发产生光和极光。
飞机捕获的南极极光
美国的阿拉斯加极光
宇宙辐射是由太阳系外的初级光子和α粒子产生的电离辐射，当它们与地球大气层的组成相互作用时。但这些辐射中只有一小部分最终将一些剩余的能量带到地球表面的生命。
地球大气吸收辐射
虽然大部分光线都被阻挡了，但地球表面的生物总是暴露在辐射之下。在太空中，宇宙辐射的强度超过人体的可接受范围，这将导致人类的正常生存。地面上宇宙辐射的强度在人类直接接受的范围内。
03 不同的路线暴露在不同的辐射大小下
宇宙射线对人体的影响取决于吸收的量，粒子的类型，能量和特定的身体部位。辐射的健康风险通常以生物辐射单位Sv来衡量，这意味着辐射引起的癌症最终在以后的生活中发展的可能性为5.5%。一般认为，世界上人均自然辐射的年平均有效剂量为2.4mSv，其中包括宇宙射线、来自地表的电离辐射、通过饮食摄入的天然放射性核素以及室内和室外吸入的放射性氡。
日常生活中的辐射量
我们生活中最常见的一些辐射大小是：一次0.25 sv（1mSv x 1000 sv）的机场安检;
但就飞行而言
不同的路线暴露在不同的辐射大小下
1.首先，飞行的高度与辐射水平之间存在关系。海拔越高，暴露的辐射就越多。例如，在大约7.5公里的高度飞行的小型飞机暴露在海平面上大约10倍的辐射。如果它是一架大型飞机，在海洋上飞行12公里的高度，它将接收大约40-50倍于海平面的辐射量。
辐射与高度的关系
为什么高海拔地区的辐射更多？主要原因是，随着我们越来越接近宇宙辐射源，宇宙线和地球之间的大气层保护将会减少。宇宙线与空气中的分子碰撞，将它们分裂成更小、能量更低的粒子。随着这些粒子继续分裂，它们到达表面的能量越来越少。因此，如果我们没有足够的大气层来保护我们，我们会得到更多的辐射。
2.此外，飞行的纬度也会影响辐射量。宇宙射线可以从各个方向撞击地球，但我们暴露在不同纬度的不同辐射中。这与地球的磁场有关，这是抵御宇宙射线的第二道防线。地球的磁场就像一个盾牌，偏转一些宇宙射线。赤道上的宇宙射线最好在赤道上屏蔽，因为磁场的形状会撞击垂直于磁场的大气层，而赤道附近的大气层往往较厚。
辐射与纬度的关系
北极和南极几乎没有屏蔽。极地地区的宇宙辐射水平大约是赤道地区的两倍。然而，生活在极地地区的人们仍然受到大气层的保护，免受大多数宇宙射线的伤害。然而，极地地区比赤道暴露在更多的辐射下。
在飞行方面，不同地点暴露于不同类型的辐射：高海拔地区的辐射高于地面，极地飞行的辐射高于非极地飞行，更多的辐射确实会增加患癌症的风险。
但不要惊慌，极地路线辐射虽然比一般路线高，但还不超标！研究将辐射剂量与极地和非极性机组人员进行了比较。统计数据显示，极地机组人员的年有效剂量为5.79mSv/a，非极地机组人员的年有效剂量为2.14mSv/a。低于国际原子能机构为职业原因每年辐射暴露设定的现行剂量限值（20mSv）。
结论：
北极飞行确实增加了辐射暴露，但并不构成额外的过量服用，基本上是在正常航线上，没有心理恐慌。
图像来自相关网络
引用：
[1]https://www.zhihu.com/question/35397295/answer/62774228
[2]https://www.guokr.com/article/436840
王新月.宇宙辐射对民航飞行的影响.科技视界， 2017， 000（009）： 156-157.
图飞、姚永祥、周莲等比较宇航员在极地和非极地航线上接收到的光子和中子宇宙辐射的剂量。中华放射与防护杂志， 2010， 30（4）： 469-471.
编辑：万鹏
美国编辑：王玉宇
校对：王海波