martedì 13 marzo 2012

La radiazione cosmica in aereo

Gli aerei moderni volano ad una quota tra 10 e 11 chilometri per ridurre le turbolenze e risparmiare carburante. Purtroppo questa è anche l’altezza in cui la radiazione raggiunge il suo massimo: infatti i raggi cosmici che giungono sulla terra si disintegrano nell’urto con gli atomi dell’atmosfera, producendo uno sciame di particelle: da un singolo nucleo possono avere origine milioni di particelle secondarie. Queste vengono poi in gran parte riassorbite dalla nostra atmosfera che ci protegge come farebbe un muro di mattoni spesso dieci metri.
Misura di radiazione in aereo:
 rosso - Narita Fiumicino blu - Fiumicino Narita
si noti l'incremento della radiazione con la quota e andando verso
il polo nord. La rotta rossa passa più vicino a nord ed incontra quindi
un flusso di radiazioni maggiore


In figura sono mostrate le misure con il contatore Geiger sulla rotta Tokyo-Roma (rosso) e Roma-Tokyo (blu). E' possibile vedere come la dose aumenta velocemente  man mano che l'aereo sale, raggiungendo un massimo quando arriva in quota a 33000 piedi (10058 m). Il flusso decresce quando l'aereo scende di quota tornando ai livelli del suolo dopo l'atterraggio. Il flusso aumenta anche lentamente in funzione del tempo, raggiungendo un massimo in prossimità del polo nord. Questo effetto è dovuto alla deflessione dei raggi cosmici galattici da parte del campo magnetico terrestre. L'effetto è maggiore all'equatore (meno particelle) e minore ai poli, dove le linee di campo magnetico fungono da  imbuto che convoglia le particelle cariche ed è anche causa di aurore nei periodi di tempeste solari. Questo bel post di Luca spigea in dettaglio il meccanismo del cutoff geomagnetico.  

Schema del campo magnetico terrestre
(da qui)
Le misure nella rotta Tokyo-Roma (in rosso) si interrompono improvvisamente (si erano scaricate le batterie), ma è possibile vedere come i dati - pur oscillando a causa dell'errore statistico della misura - raggiungono valori più alti di quelli del viaggio Roma-Tokyo. In questo secondo caso la rotta è stata infatti più a sud (ma non per motivi di tempeste solari, stando a quanto mi hanno detto i  gentili piloti e assistenti Alitalia) e dunque ad un cutoff più alto, risultando in una dose di radiazione più bassa.
Come è possibile vedere dal grafico, in aereo è presente da 10 a 20 volte la quantità di radiazione che si misura a terra:  siamo comunque a qualche decina di microSv per tratta Roma-Tokyo. I piloti ed assistenti di volo sono comunque monitorari periodicamente per evitare che la loro dose - seppur bassa - di qualche mSv/anno non si sommi in maniera pericolosa ad altre indagini diagnostiche come le TAC che rilasciano da 3-4 mSv per esame.