辐射对生物有哪些伤害？它又是如何给我们带来宇宙的信息的呢？

天文学是研究宇宙中的物体，了解电磁波谱中辐射（或反射）能量的一门学科。天文学家研究宇宙中所有物体的辐射，让我们深入了解辐射形式。

对天文学的重要性

天文辐射（即到达大气上界的太阳辐射）的强弱主要与太阳高度角的大小有关。太阳高度角大，到达上界的太阳辐射强度大；反之则小。低纬地区太阳高度角大，随之天文辐射日总量大，一年之内太阳高度角的变化小，随之日总量的年较差小；高纬地区，太阳高度角小，因而天文辐射日总量小，一年之内的太阳高度角变化大，因而日总量的年较差大。天文辐射的这种随纬度分布不均，由低纬向高纬的逐渐减少，是形成气温纬度地带性分布的基本原因。

天文辐射的时间变化是有规律的周期性变化，即有日变化和年变化。天文辐射是地球大气产生冷暖变化的根本原因，也是产生各种天气现象的原因，为了完全了解宇宙，科学家必须在整个电磁波谱中观察它。这包括诸如宇宙射线的高能粒子。某些物体和过程实际上在某些波长（甚至光学）中是完全不可见的，这就是天文学家在许多波长中观察它们的原因。在一个波长或频率下看不见的东西在另一个波长或频率上可能非常明亮，这告诉科学家一些非常重要的东西。

辐射类型

辐射描述了基本粒子、原子核和电磁波在空间中传播。科学家通常以两种方式参考辐射：电离和非电离。辐射指的是由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度（-273.15摄氏度）以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射按伦琴 /小时(R)计算。

辐射有一个重要特点，就是它是“对等的”。不论物体（气体）温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但某些物质的辐射可能会带来危害。

电离辐射

电离是从原子中除去电子的过程。这种情况在自然界中一直发生，它只需要原子与光子或具有足够能量的粒子碰撞来激发选举。当发生这种情况时，原子不再能够保持与粒子的键合。

某些形式的辐射携带足够的能量来电离各种原子或分子。它们可能通过导致癌症或其他重大健康问题对生物实体造成重大伤害。辐射损伤的程度取决于生物体吸收了多少辐射。

辐射被认为是电离所需的最小阈值能量约为10电子伏特（10eV）。在此阈值之上自然存在几种形式的辐射：

【γ射线】： γ射线（通常用希腊字母γ表示）是一种电磁辐射。它们代表了宇宙中最高能量形式的光。伽玛射线来自各种过程，从核反应堆内的活动到称为超新星的恒星爆炸 被称为伽马射线爆发的高能量事件。由于伽马射线是电磁辐射，除非发生正面碰撞，否则它们不容易与原子相互作用。在这种情况下，伽马射线将“衰变”成电子和正电子相对。然而，如果伽马线被生物实体（例如人）吸收，则可以进行显着的伤害，因为它需要相当大的能量来阻止这种辐射。从这个意义上讲，伽马射线可能是对人类最危险的辐射形式。幸运的是，虽然它们在与原子相互作用之前可以穿透几英里进入我们的大气层，但是我们的大气层足够厚 ，以至于大多数伽马射线在到达地面之前就会被吸收。然而，太空中的宇航员缺乏对它们的保护，并且仅限于他们可以花费的时间。

【X射线】：X射线与伽马射线一样，是一种电磁波（光）。它们通常分为两类：软X射线（具有较长波长的X射线）和硬X射线（具有较短波长的X射线）。波长越短（即X射线越硬），它就越危险。这就是为什么在医学成像中使用低能量X射线的原因。X射线通常会使较小的原子电离，而较大的原子可以吸收辐射，因为它们的电离能有较大的间隙。这就是为什么X射线机能很好地对像骨骼这样的东西进行成像（它们由较重的元素组成），而它们是软组织（较轻的元素）的较差成像器。据估计，X光机和其他衍生设备占35-50％美国人民所经历的电离辐射。

【阿尔法粒子】：α粒子（由希腊字母α表示）由两个质子和两个中子组成; 与氦核完全相同的成分。专注于创建它们的α衰变过程，这就是发生的事情：α粒子以非常高的速度（因此高能量）从母核中射出，通常超过光速的 5％。一些阿尔法粒子以宇宙射线的形式到达地球， 并且速度可能超过光速的10％。然而，一般来说，α粒子在非常短的距离内相互作用，因此在地球上，α粒子辐射不是对生命的直接威胁。它被我们的外部氛围吸收。然而，这对宇航员来说是一种危险。

【β粒子】：β衰变的结果，β粒子（通常由希腊字母B描述）是当中子衰变成质子，电子和反中微子时逃逸的高能电子。这些电子比α粒子更有能量，但比高能伽马射线更少。通常，β粒子不受人体健康的影响，因为它们易于屏蔽。人工制造的β粒子（如加速剂）可以更容易地穿透皮肤，因为它们具有相当高的能量。一些地方使用这些粒子束来治疗各种癌症，因为它们能够靶向非常特定的区域。然而，肿瘤需要靠近表面，以免损坏大量散在的组织。

【中子辐射】：在核聚变或核裂变过程中产生非常高能量的中子。然后它们可以被原子核吸收，使原子进入激发态并发射伽马射线。然后这些光子将激发它们周围的原子，产生链式反应，导致该区域变得具有放射性。这是人类在没有适当保护装备的核反应堆周围工作时受伤的主要方式之一。

非电离辐射

虽然电离辐射使所有的压力都对人类有害，但非电离辐射也会产生显着的生物效应。例如，非电离辐射会导致晒伤等。然而，这是我们用微波炉烹饪食物的方法。非电离辐射也可以以热辐射的形式出现，其可以将材料（以及因此原子）加热到足够高的温度以引起电离。然而，该过程被认为不同于动力学或光子电离过程。

【无线电波】：无线电波是电磁辐射（光）的最长波长形式。它们跨越1毫米到100公里。然而，该范围与微波波段重叠（见下文）。无线电波由活跃的星系（特别是来自超大质量黑洞周围的区域），脉冲星和超新星遗迹自然产生。但它们也是为了广播和电视传输的目的人为创造的。定义为1毫米至1米（1,000毫米）的光波长，微波有时被认为是无线电波的一个子集。实际上，射电天文学通常是对微波波段的研究，因为较长波长的辐射很难被发现，因为它需要巨大尺寸的探测器; 因此只有少数同行超过1米波长。虽然非电离，但微波对人类仍然是危险的，因为它可以为物品提供大量的热能，因为它与水和水蒸气相互作用。（这也是为什么微波天文台通常被放置在地球上高干燥的地方，以减少大气中水蒸气对实验造成的干扰。

【红外辐射】：红外辐射是电磁辐射带，其占据0.74微米至300微米之间的波长。（一米中有100万微米。）红外辐射非常接近光学，因此使用非常相似的技术来研究它。但是，要克服一些困难；即红外光是由与“室温”相当的物体产生的。由于用于驱动和控制红外望远镜的电子设备将在这样的温度下运行，因此仪器本身将发出红外光，干扰数据采集。因此，使用液氦冷却仪器，以减少外来的红外光子进入检测器。大多数是太阳 到达地球表面的射出实际上是红外光，可见辐射不远处（紫外线遥远的三分之一）。

【可见光（光学）光】：可见光的波长范围是380纳米（nm）和740nm。这是我们能够用自己的眼睛检测到的电磁辐射，所有其他形式在没有电子辅助的情况下对我们来说是不可见的。可见光实际上只是电磁波谱的一小部分，这就是为什么研究天文学中的所有其他波长以获得宇宙的完整图像以及理解控制天体的物理机制的重要性。

【黑体辐射】：黑体是一种在加热时发射电磁辐射的物体，产生的光的峰值波长将与温度成正比（这被称为维恩定律）。没有完美的黑体这样的东西，但许多物体，如我们的太阳，地球和电炉上的线圈都是非常好的近似值。

【热辐射】：当材料内部的颗粒由于其温度而移动时，所产生的动能可被描述为系统的总热能。在黑体物体（见上文）的情况下，热能可以以电磁辐射的形式从系统释放。

正如我们所看到的，辐射是宇宙的基本方面之一。没有它，我们就没有光，热，能量或生命。