Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 13

TÍMARIT V.F.I. 1949
87
senda mann í einhverju farartæki út í himingeim-
inn og láta hann ferðast þar í 100 ár með hraða,
sem nálgast ljóshraðann. Þegar maðurinn kæmi aft-
ur, að þessum hundrað árum liðnum, myndu allir
jafnaldrar hans hafa hnigið í valinn, fyrir elli sakir,
en hann hefði aðeins elzt um
100 . V'+í
ár, sem
getur verið hverfandi lítið, ef v er mjög nálægt
ljóshraðanum. Gallinn er bara sá, að við höfum eng-
in farartæki, sem geta nálgazt ljóshraðann svo mik-
ið, að breyting tímans verði merkjanleg.
Öðru máli gegnir þegar um mesónur geimgeisl-
anna er að ræða. Þær hafa hraða, sem nálgast mjög
ljóshraðann, og má því búast við að allar breyting-
ar innan mesónanna hægi mikið á sér, þar á meðal
breyting mesónanna í elektrónur. Meðalævi mesón-
anna lengist þá að sama skapi og verður ekki 2 • 10'6
sek. heldur
2 • 10-6
sek. Hér fáum við skýringuna
á því að svo margar mesónur komast alla leið nið-
ur til jarðarinnar, og nákvæmari mælingar hafa sýnt
að ævi mesónanna lengist einmitt í því hlutfalli, sem
afstæðiskenningin segir til um.
Orka, geimgeislanna.
Orka sú, sem geimgeislarnir færa jörðinni, er al-
veg hverfandi miðað við orkuna, sem berst frá sól-
inni. Orka geimgeislanna er álíka mikil og orkan,
sem berst frá stjörnunum að sól og tungli undan-
skildum. Þó er það orkan, sem alveg sérstaklega
hefur vakið athygli manna í sambandi við geimgeisl-
ana, en það er ekki heildarorkan, heldur orka ein-
stakra agna, sem hér er sérlega mikil.
Þegar um orku einstakra agna er að ræða, er oft
notuð orku-einingin elektrónuvolt (ev.), en það er
sú hreyfingarorka, sem elektróna eða önnur ögn með
sömu hleðslu fær við að fara í gegnum spennufall,
sem er 1 volt. Mólekúl fastra, fljótandi og loft-
kenndra hluta eru á stöðugri hreyfingu vegna hit-
ans, en við venjulegt hitastig er hreyfingarorka hvers
mólekúls aðeins um 0.04 ev. Við bruna eða aðrar
kemiskar breytingar getur orka einstakra atóma eða
mólekúla náð fáeinum elektrónuvoltum, og orku-
kvöntun í ljósinu, sem við það myndast, komast líka
upp í nokkur ev. í lömpum útvarpstækja er hreyfing-
arorka elektrónanna nokkur hundruð til nokkur þús-
und ev. í röntgentækjum er orka elektrónanna frá
nokkrum tugum þúsunda og upp í eina miljón ev.,
og kvöntu röntgengeislanna hafa tilsvarandi orku.
Agnir þær, sem radíóaktív efni senda frá sér, hafa
venjulega nokkur miljón ev. (skammst. Mev.), og
orka gammakvantanna er einnig af þessari stærðar-
gráðu.
Flest þeirra tækja, sem notuð eru til þess að
framkalla kjarnabreytingar, gefa frá sér agnir með
nokkurra Mev. orku. Orkan, sem bindur eina pró-
tónu eða eina nevtrónu í atómkjarnanum, er líka
af þessari stærðargráðu, og orka sú, sem losnar
eða bindst við kjarnabreytingar er venjulega einnig
nokkur Mev. Nokkra sérstöðu hefur klofning úr-
aníumkjarnans, en við hana koma fram um það bil
200 Mev. Stærsti kjarnakljúfur, sem hingað til hef-
ur verið byggður, er af cyklótrón-gerðinni og er í
Berkeley í Bandaríkjunum (notaður við að búa til
mesónur). Segulpólarnir eru um 5 m í þvermál
og hann gefur frá sér agnir með allt að 400 Mev.
orku.
Þó að þetta sé gífurleg orka, þá verður hún þó
harla litil þegar hún er borin saman við orku geim-
geisla-agnanna, því að þær hafa sumar hverjar milj-
ónum sinmrm meiri orku en hægt er að fá fram með
nokkru tæki.
Orku geimgeislanna má mæla á ýmsan hátt. Þó
er erfitt að koma mælitækjum við, þegar um frum-
agnirnar er að ræða, vegna þess að þær koma ekki
niður til jarðarinnar. Á annan hátt er þó hægt að
draga ályktanir um orku þessara agna, nefnilega
með því að athuga áhrif þau, sem þær verða fyrir
í segulsviðinu umhverfis jörðina. Vegna hleðslu sinn-
ar breyta agnirnar stefnu í segulsviðinu, og ef orka
þeirra er lítil beygja þær frá aftur áður en þær kom-
ast inn að jörðinni. Þessi fráhrindandi kraftur segul-
sviðsins er sterkastur við miðbaug, en við segulpól-
ana bægir segulsviðið ögnunum alls ekki burt, hver
sem orka þeirra er.
Það hefur líka sýnt sig að magn geimgeislanna
er minnst við miðbaug, en fer vaxandi bæði til suð-
urs og norðurs. Niðri við jörðina er vöxtur þessi
þó ekki mjög áberandi. Geimgeislamagnið vex um
10 % frá miðbaug norður eða suður til 40. breiddar-
gráðu, en úr því ekki frekar þegar nær dregur pól-
unum. Ef geislamagnið er mælt hátt uppi í gufu-
hvolfinu, verður aukningin miklu meiri. 12. mynd
sýnir niðurstöður mælinga, sem gerðar hafa verið
á ýmsum stöðum með því að senda elektróskóp upp
með loftbelg. Jónmyndunin er gefin sem funktion af
hæðinni. I stað hæðarinnar er settur loftþrýsting-
urinn mældur í metrum vatns, en jónmyndunin er
miðuð við þann f jölda jóna, sem myndast á sekúndu
í einum rúmsentimetra af lofti við einnar loftþyngd-
ar þrýsting og 0°C.
Jónmyndunin er hinn ákjósanlegasti mælikvarði
fyrir þá orku, sem geimgeislarnir flytja með sér inn
í gufuhvolfið, vegna þess að um 30 ev. fara ávallt
til þess að mynda hvert jónapar í loftinu. Orkan,
sem kemur inn á hverjum stað er þvi í réttu hlut-
falli við flatarmálið undir jónmyndunar-kúrvu stað-
arins. Við miðbaug berast um 10" ev. per cm2 inn
í gufuhvolfið á hverri sekúndu, en við 60. breiddar-
gráðu er það um það bil 2 • 10" ev. Þetta er einnig
sú orka, sem berst inn við pólana, því að þegar kem-