Kosmisk strålning – energirika partiklar från rymden

Utforska kosmisk strålning: energirika partiklar från rymden — protoner, alfapartiklar och elektroner som påverkar atmosfär, teknik och forskning.

Författare: Leandro Alegsa

11-02-2026 15:38

Kosmisk strålning är en mycket energirik strålning som huvudsakligen kommer från områden utanför solsystemet.

Termen stråle är en historisk tillfällighet, eftersom kosmisk strålning först felaktigt ansågs vara huvudsakligen elektromagnetisk strålning.

De är partiklar. De flesta är protoner och alfapartiklar, som är kärnorna i heliumatomer. En del är elektroner (betapartiklar), gammastrålar eller fotoner och en liten del är ännu tyngre partiklar.

Vad består kosmisk strålning av?

Kosmisk strålning består huvudsakligen av laddade partiklar: protoner (ungefär 85–90 %), heliumkärnor (alfapartiklar, cirka 9–10 %) samt en mindre andel tyngre atomkärnor och fria elektroner. Dessutom finns fotoner i form av röntgen- och gammastrålning och sekundära partiklar som bildas när primära kosmiska strålar kolliderar med atmosfären.

Energi och förekomst

Partiklarnas energier varierar enormt, från några MeV (10^6 elektronvolt) upp till ultra‑höga energier över 10^20 eV. Flödet av partiklar minskar kraftigt med ökande energi: lågenergetiska kosmiska strålar är mycket vanligare än de extremt energirika.

Var kommer de ifrån?

Solfysik: Solen skickar ut relativt lågenergetiska partiklar vid solstormar och koronal massutkastning.
Vintergatan (galaktiska källor): Supernovarester, pulsarer och deras chockvågor är troliga källor till många av de galaktiska kosmiska strålarna.
Extragalaktiska källor: För de allra högsta energierna misstänks aktiva galaxkärnor (AGN), radiogalaxer eller gammablixtar (GRB) kunna vara ursprung.

Primära och sekundära partiklar

När kosmiska strålar träffar jordens atmosfär skapar de kaskader av sekundära partiklar — så kallade luftskurar. Dessa innehåller bland annat myoner, neutroner, fotoner och elektroner, och kan nå marken där de kan mätas.

Så upptäcks kosmisk strålning

Ballong- och satellitmätningar: Instrument som sitter över atmosfären mäter primära partiklar direkt (exempelvis AMS, PAMELA, och andra experiment).
Markdetektorer och ytar: Stora experiment som Pierre Auger-observatoriet registrerar luftskurar från mycket högenergetiska partiklar.
Cherenkov- och scintillationsdetektorer: Mäter ljus som produceras när partiklar rör sig snabbare än ljuset i ett medium.

Påverkan på jorden och människor

Strålningsdos: Vid flygning i högre höjd och för astronauter ökar den joniserande strålningen jämfört med på marknivå.
Elektronik: Kosmiska partiklar kan orsaka fel i elektronik (single event upsets) i satelliter, flygplan och marknära system.
Atmosfärisk jonisation: Kosmisk strålning bidrar till jonisation i högre skikt av atmosfären, vilket kan påverka kemiska processer och radiosignalernas utbredning.

Fysikaliska begränsningar och intressanta fenomen

GZK‑gränsen: Partiklar med energier över ≈5×10^19 eV interagerar med kosmisk bakgrundsstrålning och mister energi, vilket leder till en förväntad nedgång i flödet vid mycket höga energier.
Geomagnetisk avskärmning: Jordens magnetfält avstyr många lågenergetiska partiklar; effekten beror på geomagnetisk latitud och riktning.
Solcykeln: Solvinden och solens aktivitet modulerar mängden av lågenergetiska kosmiska strålar som når inre solsystemet.

Historik kort

Att kosmisk strålning existerar upptäcktes tidigt på 1900‑talet; Victor Hess visade genom ballongflygningar 1912 att strålningsnivån ökar med höjden, vilket visade att källan var kosmisk snarare än helt lokal.

Sammanfattning

Kosmisk strålning är en mix av laddade partiklar och fotoner från både solnära, galaktiska och extragalaktiska källor. Den når jorden i ett brett energiintervall och påverkar både atmosfäriska processer och teknisk utrustning. Studiet av kosmiska strålar hjälper oss att förstå extrema astrofysiska processer och ger viktig information för rymdverksamhet och högteknologiska system.

Ursprung

Deras ursprung är inte exakt känt. Det finns bevis för att många primära kosmiska strålar kommer från supernovor av massiva stjärnor. Detta tros dock inte vara deras enda källa. Aktiva galaktiska kärnor producerar förmodligen också kosmisk strålning. .....

Sekundär kosmisk strålning

Kosmisk strålning kan ha en energi på upp till 10²⁰ eV, vilket är mycket högre än de 10¹² till 10¹³ eV som kan produceras av konstgjorda partikelacceleratorer. När partiklar från kosmiska strålar kommer in i jordens atmosfär träffar de andra partiklar, som syre- och kvävemolekyler. Detta orsakar en skur av lättare partiklar, en så kallad "luftdusch".

Antalet partiklar som bildas i en luftdusch kan uppgå till miljarder. Alla partiklar i luftduschen stannar inom en grad från den första partikelns bana. I en luftdusch finns röntgenstrålar, myoner, protoner, alfapartiklar, pioner, elektroner och neutroner.

Typiska partiklar som produceras i sådana kollisioner är neutroner och laddade mesoner, t.ex. positiva eller negativa pioner och kaoner. En del av dessa sönderfaller till myoner. Dessa kan nå jordens yta och till och med tränga in på ett visst avstånd i grunda gruvor. Muonerna kan lätt detekteras av många typer av partikeldetektorer. Observationen av en sekundär skur av partiklar i olika detektorer vid samma tidpunkt visar att alla partiklar kommer från den händelsen.

Praktisk betydelse

Effekter på jordens kemi

Kosmisk strålning är ansvarig för den kontinuerliga produktionen av vissa instabila isotoper i jordens atmosfär, t.ex. kol-14, genom reaktionen:

n +¹⁴ N → p +¹⁴ C

Kosmisk strålning har hållit kol-14-nivån i atmosfären ungefär konstant (70 ton) under åtminstone de senaste 100 000 åren, fram till början av kärnvapentesterna ovan jord i början av 1950-talet. Detta är ett viktigt faktum som används vid koldioxiddatering som används inom arkeologin.

Effekt på rymdfarkoster

Kosmisk strålning är av stort praktiskt intresse eftersom den kan skada mikroelektronik och liv utanför det skydd som jordens atmosfär och magnetfält ger.

Frågor och svar

F: Vad är kosmisk strålning?

S: Kosmisk strålning är högenergistrålning som kommer från områden utanför solsystemet.

F: Varför kallades kosmisk strålning ursprungligen för "strålar"?

S: Det var en historisk tillfällighet eftersom man trodde att den kosmiska strålningen till största delen bestod av elektromagnetisk strålning.

F: Hur är den kosmiska strålningen sammansatt?

S: Kosmisk strålning består av partiklar som protoner, alfapartiklar, elektroner, gammastrålar, fotoner och även tyngre partiklar.

F: Vad är protoner och alfapartiklar?

S: Protoner och alfapartiklar är partiklar som utgör kärnorna i heliumatomer.

F: Vad är betapartiklar?

S: Betapartiklar är elektroner.

F: Hur gick det till när man upptäckte att kosmisk strålning är partiklar istället för strålning?

S: Det tog tid att upptäcka att den kosmiska strålningen var partiklar och inte strålning.

F: Finns den kosmiska strålningen bara i solsystemet?

S: Nej, den kosmiska strålningen kommer till största delen från områden utanför solsystemet.

Sök