Mjerenje zračenja Sunca – iz onečišćenja zraka

Zrači li Sunce? Pa naravno da zrači kad svijetli na nebu! Odgovor je točan, no nije u znanstvenom smislu dovoljno precizan, jer svjetlost je samo jedna vrsta zračenja, elektromagnetsko zračenje valne duljine od 400 do 700 nm – to je ono zračenje koje može detektirati  naše oko, točnije  mrežnica na dnu očne jabučice. Kraće valne duljine Sunčeva elektromagnetskog zračenja također osjećamo kada se poslužimo u pogledu očuvanja okoliša najboljom metodom grijanja, naime kada stanemo da nas sunce ogrije. No tu bogatstvo Sunčeva zračenja ne prestaje. Sunce izbacuje, iz svojih pjega, i električki nabijene čestice. One dospijevaju u Zemljinu atmosferu, u njoj se sudaraju s molekulama i atomima te ove potonje, atome, pretvaraju u nove atome, izotope ili – kako se to bolje (preciznije) kaže – nuklide. Neki od tih novih atoma, nuklida, su radioaktivni pa se još preciznije zovu radionuklidi. I tu počinje naša priča.  

Na sjevernom kraju Zagreba, na Ksaverskoj cesti podno Cmroka leži jedan naš institut mnogo manje poznat od razvikanoga „Ruđera“. To je Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI) koji, između ostalog, već mnoga desetljeća kontinuirano prati radioaktivnost Zemljine atmosfere, tj. mjeri radioaktivnost zraka u Zagrebu. Svakog dana suradnici njegova Laboratorija za radioaktivnost biofere uzimaju na metar visine od tla 100 do 300 m3 zraka te mjere njegovu radioaktivnost. U slučaju da ona bude povišena, kao što je to bilo u slučaju katastrofe u Černobilu 1986. godine, dižu uzbunu.

U četrdeset godina (od travnja 1976. do prosinca 2016.), 476 mjeseci ili 14.500 dana, nakupilo se brdo podataka koji – jer je opasnost prošla – više zapravo ničemu ne služe. No dvoje suradnika IMI-ja, dr. sc. Dinko Babić i Jasminka Senčar,  dosjetilo se da te podatke upotrijebe za posve nestandardnu svrhu:  za mjerenje Sunčeva zračenja, točnije za određivanje perioda Sunčeve aktivnosti. Rezultate su objavili prošle godine u vrlo uglednom britanskom znanstvenom časopisu Proceedings of the Royal Society A pod naslovom „Periodic behaviour in ground-level environmental radioactivity: fingerprints of solar activity?“  Što su zapravo napravili?

Iako se već dugo zna da je Sunčeva aktivnost povezana s porastom radioaktivnosti okoliša, pa se ta činjenica koristi u geologiji za mjerenje Sunčeve aktivnosti mnogo tisuća godina unazad, nitko još nije istaživao varijacije aktivnosti u tako kratkom periodu i – još važnije – geolozi su mjerili gama-zračenje dok su se naši znanstvenici pozabavili beta-zračenjem. I kada su napravili dijagram kretanja ukupne β-aktivnosti u tih 14.500 dana mjerenja uočili su mnoga odstupanja od prosječne ukupne aktivnosti te vrste zračenja, koja u Zagrebu iznosi, dobro je znati, 1,2  mBq/m3 (pritom nije u račun uzeta aktivnost za vrijeme Černobilske katastrofe, kada je radioaktivnost zraka u Zagrebu porasla za čak deset tisuća puta). Kad su uklonili te ekstremne brojeve i oduzeli od svih izmjerenih vrijednosti onu srednju, 1,2 mBq/m3, dobili su mnogo uredniji dijagram na kojem su se mogla nazrijeti periodična odstupanja. A onda su se poslužili moćnim matematičkim oruđem, kompjutorskim programom za izračunavanje brzih Fourierovih transformacija (fast Fourier transform, FFT). Njime su sve podatke podveli  pod sinusoide i kosinusoide različitih perioda – i evo rezultata.

Odmah su uočili maksimum aktivnosti s periodom od 21±5 godina, zatim još nekoliko s periodom od 10±1 godina, a ti su se maksimumi mogli – što je naročito važno – jako dobro povezati s maksimumima Sunčeve aktivnosti. No još je zanimljivije – i važnije – što je obradom podataka metodom FFT otkriveno još mnoštvo kraćih periodičnih promjena, poznatih pod kraticom QBO (quasi-biennial oscillations). Od 55 otkrivenih periodičkih promjena ukupne β-aktivnosti 50 ih se moglo izravno povezati (korelirati) s aktivnošću Sunca.

Sada se postavlja pitanje koji se radionuklidi kriju iza izmjerenih vrijednosti. Najpoznatiji β-emiter je 14C, jer služi za određivanje starosti iskopina, no baš zato – jer mu je vrijeme poluraspada dugo, 5736 godina – ne može varirati zbog Sunčeve aktivnosti. Drugi su kandidati izotopi fosfora 32P s vremenom poluraspada T1/2 =  14,3 dana i 33P (T1/2 = 25,3 dana) te izotop sumpora 33S (T1/2 = 87,5 dana). No to su već akademske diskusije.

Mnogo je važnije da ovaj rad  Jasminke Senčar i Dinka Babića sa zagrebačkog IMI-ja otvara nove perspektive praćenja Sunčeve aktivnosti. Već sama činjenica da su jako dobri rezultati dobiveni  iz podataka sa samo jednoga mjernog mjesta, onog u Zagrebu, ukazuje na moć metode a još više na mogućnosti njezina poboljšanja, jer se radioaktivnost zraka mjeri posvuda po svijetu. A nama ostaje pouka da za sve zračenje koje trpimo ipak ne trebamo kriviti čovjeka (krivo je i Sunce).

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga od kojih je posljednju, „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (izišlu 2018. godine), napisao na engleskom jeziku. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.

Please follow and like us:

Odgovori

Ova web-stranica koristi Akismet za zaštitu protiv spama. Saznajte kako se obrađuju podaci komentara.