Wikipedia

Kosmisten säteiden visuaalinen ilmiö

fysikaalinen ilmiö

Kosmisten säteiden visuaalinen ilmiöllä tarkoitetaan spontaaneja näkyvän valon välähdyksiä, joita muun muassa astronautit maapallon magnetosfäärin ulkopuolella ovat havainneet esimerkiksi Apollo-avaruusohjelman aikana.[1] Ilmiön syy ovat kosmiset säteet ja mahdollisesti niiden aiheuttamien fotonien päätyminen verkkokalvoille.[2] Ilmiö voi liittyä myös fosfeeneihin eli ilmiöihin, joissa nähdään valoa ilman fotonien vuorovaikutusta silmän kanssa.[3]

Mahdolliset aiheuttajat muokkaa

Valovälähdykset aiheutuvat avaruuslentäjien havaitsemista kosmisista säteistä,[4] jotka ovat maapallon ilmakehän ulkopuolisia varautuneita suurienergisiä hiukkasia.[5] Tarkkaa valovälähdyksiä aiheuttavaa mekanismia ei kuitenkaan tiedetä. Hypoteeseina on esitetty kosmisten säteiden aiheuttamaa Tšerenkovin säteilyä avaruuslentäjien silmien lasiaisissa, säteiden suoraa vuorovaikutusta näköhermon[6] tai aivojen kanssa,[2] näköreseptorien stimulaatio[7] tai säteilyn yleistä vuorovaikutusta lasiaisen kanssa.[8]

Ilmiön kuvaus muokkaa

Valoilmiöt muokkaa

Kuulentojen aikana avaruuslentäjät kertoivat välähdysten olevan valkoisia. Eräs kuulennolla ollut avaruuslentäjä kuitenkin sanoi, että hänen havaitsemansa ilmiö on ”sininen ja siinä on valkoinen heijastuma, ikään kuin sininen timantti”. Toisilla avaruusmatkoilla avaruuslentäjät ovat kertoneet nähneensä muitakin värejä, kuten keltaista ja vaalean vihreää, mutta harvoin. Jotkut avaruuslentäjät ovat kertoneet välähdysten olevan pääasiassa keltaisia, oransseja ja punaisia yleisten valkoisten ja sinisten välähdysten lisäksi.[9]

Jerry Linenger on kirjassaan kertonut nähneensä aurinkomyrskyn aikana untaan häirinneitä valoilmiöitä, joihin silmien sulkeminen ei vaikuttanut. Linengerin mukaan suojautuminen avaruusaseman lyijytäytteisten akkujen taakse vähensi ilmiön vaikutusta.[10]

Kertojien havaitsemien ilmiöiden muodot vaihtelevat. Kuulennoilla nähdyistä kuvioista 66 prosenttia oli tähtimäisiä, 25 prosenttia viivamaisia ja 8 prosenttia pilvimäisiä.[11] Muilla avaruusmatkoilla käyneet ovat ilmoittaneet kuvioiden olevan venyneitä. 40 prosenttia kertoi kuvioiden olevan viivamaisia, 20 prosenttia näki komeettamaisia kuvioita ja 17 prosenttia näki yksittäisiä pisteitä. Muut kertoivat nähneensä useita pisteitä, pilvimäisiä ja tähtimäisiä kuvioita.[9]

Liike muokkaa

Valoilmiön aikana tuntuu usein liikettä. Fuglesang ym. ovat panneet merkille, ettei havaittu liike ole ollut pystysuuntaista (vertikaalista).[9] Liikettä on kuvailtu sivuttaissuuntaiseksi, viistoittuneeksi, "sisään-ulos"-maiseksi ja satunnaiseksi.[11][9]

Valoilmiöitä aiheuttavat olot muokkaa

Hubble-avaruusteleskoopilta, kansainväliseltä avaruusasemalta (ISS) tai Mir-asemalta Maapallolle avaruudesta palanneet atronautit ovat kertoneet havainneensa valovälähdyksiä vaihtelevissa oloissa. Valoilmiöt olivat näkyvimpiä pimeässä, mutta niitä näkyi myös kirkkaassa valaistuksessa.[9]

Yleisyys muokkaa

Ilmiön yleisyys vaikuttaa vaihtelevan yksilöittäin. Kaikki avaruuslentäjät eivät koe ilmiötä.[9] Apollo-avaruusohjelman kuumatkojen aikana avaruuslentäjät raportoivat nähneensä ilmiön keskimäärin kerran joka 2,9. minuutti. Muilla avaruusmatkoilla avaruuslentäjät ovat kertoneet havainneensa ilmiön kerran joka 6,8. minuutti.[9]

Apollo-ohjelman kuulennoilla menomatkoilla Kuuhun avaruuslentäjät havaitsivat ilmiöitä useammin kuin paluumatkalla. Avdeev ym. esittivät vuonna 2002 syyksi herkkyyden vähentymistä.[4]

Kokeet muokkaa

Alfmed muokkaa

 
Astronautilla on Alfmed-kokeessa päässä kosmisia säteitä havaitseva kypärä.

Apollo 16- ja 17-matkojen aikana vuonna 1972 avaruuslentäjät suorittivat Alfmed-kokeen (engl. Apollo Light Flash Moving Emulsion Detector), jossa heillä oli päässä kypärä, joka oli suunniteltu havaitsemaan kosmisia säteitä. Kypärän mittaustuloksia verrattiin avaruuslentäjien havaintoihin. Tutkimuksen tuloksista tutkijat päättelivät ilmiön johtuvan kosmisista säteistä.[12][13]

SilEye-Alteino ja Altea-projektit muokkaa

SilEye-Alteino- ja Altea-projektit (engl. Anomalous Long Term Effects in Astronauts' Central Nervous System) ovat tutkineet valoilmiötä ISS:llä kypärillä, jotka ovat samanlaisia kuin Alfmedissä käytetyt. Tutkimuksessa ilmiön todennäköisimpänä syynä pidettiin kosmisten säteiden aiheuttanutta Tšerenkovin säteilyä.[4]

1970-luvun kokeet Maapallolla muokkaa

Ilmiötä on myös tutkittu 1970-luvulla maapallon pinnalla. Kokeissa vapaaehtoisia säteilytettiin neutronisäteilyllä sen jälkeen kun he ensin olivat totutelleet hetken pimeään.[8][7] Charman ym. (1971) kokeessa havaittiin astronauttien raportoimia valoilmiöitä vastaavia valoja 14 MeV säteilyllä, joka oli liian heikkoa noin 500 MeV vaativan Tšerenkovin säteilyn ilmenemiselle. Siksi tutkijat päättelivät ilmiön johtuvan Tšerenkovin säteilyn sijasta mahdollisesti näköhermojen stimulaatiosta. Koe ei kuitenkaan sulkenut pois Tšerenkovin säteilyn osallisuutta avaruuslentäjien näkemiin valoihin, mutta selvitti vastaavanlaisia valoilmiöitä ilmenevän myös muilla mekanismeilla.[7] Tobiasin ym. (1971) kokeessa käytettiin 20-640 MeV neutronisäteilyä.[8]

Katso myös muokkaa

Lähteet muokkaa

  1. ↑ Selig Hecht, Simon Shlaer, Maurice Henri Pirenne: Energy, Quanta, And Vision. The Journal of General Physiology, 20.7.1942, nro 6, s. 819–840. PubMed:19873316. ISSN 0022-1295. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  2. ↑ a b L. Narici, V. Bidoli, M. Casolino, M.P. De Pascale, G. Furano, A. Morselli: Altea: Anomalous long term effects in astronauts. A probe on the influence of cosmic radiation and microgravity on the central nervous system during long flights. Advances in Space Research, 2003 Sivut=141–146, nro 1. doi:10.1016/s0273-1177(02)00881-5. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  3. ↑ W. H. Dobelle, M. G. Mladejovsky: Phosphenes produced by electrical stimulation of human occipital cortex, and their application to the development of a prosthesis for the blind. The Journal of Physiology, joulukuu 1974, nro 2, s. 553–576.1. PubMed:4449074. ISSN 0022-3751. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  4. ↑ a b c S. Avdeev, V. Bidoli, M. Casolino, E. De Grandis, G. Furano, A. Morselli: Eye light flashes on the Mir space station. Acta Astronautica, huhtikuu 2002, nro 8, s. 511–525. PubMed:11962526. ISSN 0094-5765. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  5. ↑ John S. Rigden: Macmillan Encyclopedia of Physics. New York: Simon & Schuster Macmillan, 1996. ISBN 0028973593. Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
  6. ↑ L Narici, F Belli, V Bidoli, M Casolino, M.P De Pascale, L Di Fino: The Altea/Alteino projects: studying functional effects of microgravity and cosmic radiation. Advances in Space Research, 2004, nro 8, s. 1352–1357. doi:10.1016/j.asr.2003.09.052. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  7. ↑ a b c W. N. Charman, J. A. Dennis, G. G. Fazio, J. V. Jelley: Visual sensations produced by single fast particles. Nature, 23.4.1971, nro 5295, s. 522–524. PubMed:4927751. ISSN 0028-0836. Artikkelin verkkoversio.
  8. ↑ a b c C. A. Tobias, T. F. Budinger, J. T. Lyman: Radiation-induced light flashes observed by human subjects in fast neutron, x-ray and positive pion beams. Nature, 30.4.1971, nro 5296, s. 596–598. PubMed:4928670. ISSN 0028-0836. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  9. ↑ a b c d e f g Christer Fuglesang, Livio Narici, Piergiorgio Picozza, Walter G. Sannita: Phosphenes in low earth orbit: survey responses from 59 astronauts. Aviation, Space, and Environmental Medicine, huhtikuu 2006, nro 4, s. 449–452. PubMed:16676658. ISSN 0095-6562. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  10. ↑ Jerry M. Linenger: Off the planet: surviving five perilous months aboard the space station Mir. New York: McGraw-Hill, 2000. 47009202. ISBN 007136112X. Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
  11. ↑ a b Walter G. Sannita, Livio Narici, Piergiorgio Picozza: Positive visual phenomena in space: A scientific case and a safety issue in space travel. Vision Research, heinäkuu 2006, nro 14, s. 2159–2165. PubMed:16510166. doi:10.1016/j.visres.2005.12.002. ISSN 0042-6989. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  12. ↑ Osborne, W. Zachary; Pinsky, Lawrence S.; Bailey, J. Vernon: Biomedical Results of Apollo history.nasa.gov. Arkistoitu . Viitattu 28.11.2017. (englanniksi)
  13. ↑ Light Flashes Experiment ares.jsc.nasa.gov. 11.5.2014. Arkistoitu . Viitattu 28.11.2017. (englanniksi)
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kosmisten_säteiden_visuaalinen_ilmiö&oldid=19947488”