الأشعة الكونية هي جسيمات أغلبيتها العظمى مشحونة ترد إلى الأرض من مختلف أنحاء الفضاء بطيف طاقي عريض جدا يصل إلى غاية GeV10¹² تتكون بشكل أساسي من البروتونات بنسبة 89% ونوى الهليوم بنسبة 10% وبنسب ضئيلة جدا نوى باقي عناصر الجدول الدوري إضافة إلى فوتونات أشعة كاما وفوتونات أشعة أكس وكذلك بعض الجسيمات الأخرى كالإلكترونات والبوزترونات. اكتشفت الأشعة الكونية سنة 1912 من قبل الفيزيائي النمساوي Hess، أما اسم " الأشعة الكونية " فقد أطلقه عليها الفيزيائي ميليكان سنة 1925 وذلك بعدما تأكد من أن مصدرها خارجي.

عندما تقترب الأشعة الكونية من الأرض، أي عندما تصبح على مسافة قدرها حوالي 10 أضعاف نصف قطر الأرض تصبح عمليا تحت تأثير المجال المغناطيسي الأرضي. يقوم المجال المغناطيسي الأرضي بمنع الأشعة الكونية وخصوصا الجسيمات ضعيفة الطاقة (الأقل من GeV 10) من بلوغ سطح الأرض حيث يعيدها إلى مناطق أخرى من الفضاء، أما الجسيمات عالية الطاقة فان بلوغها سطح الأرض يتوقف على موقع واتجاه دخولها الأرض، تسمى هذه الظاهرة بالقطع المغناطيسي (geomagnetic cut–off).

نتيجة للقطع المغناطيسي يتناقص فيض الأشعة الكونية التي تبلغ سطح الأرض مقارنة بالفيض الأصلي ويتوقف مقدار التناقص في الفيض بشكل أساسي على الموقع بالنسبة لخط الاستواء، حيث يكون التناقص في الفيض كبيرا في المناطق الاستوائية ويقل كلما اتجهنا نحو القطبين أي يكون التناقص معدوما تقريبا.

تمت دراسة حركة الجسيمات المشحونة في المجال المغناطيسي الأرضي أول مرة سنة 1911 (قبل اكتشاف الأشعة الكونية) من قبل الفيزيائي ستورمر Stormer، واستمرت حتى سنة 1935، اعتبر ستورمر في تلك الدراسة أن مجال الأرض المغناطيسي هو مجال ثنائي قطب مغناطيسي وبحله لمعادلات الحركة (معادلة لورنتز) اثبت انه هناك مناطق مسموحة حركيا وأخرى محضورة لا يمكن للجسيمات المشحونة أن تتحرك فيها كما اثبت أيضا انه هناك حد أدنى من الطاقة يجب أن تمتلكه الجسيمات المشحونة كي تستطيع بلوغ سطح الأرض (أو أي نقطة من المجال المغناطيسي)، تسمى هذه القيمة قيمة القطع المغناطيسي. وقد حدد ستورمر شكل المناطق الحركية كما حدد أيضا قيم القطع المغناطيسي.

لم يكن عمل ستورمر كافيا لشرح تأثير المجال المغناطيسي الأرضي على الأشعة الكونية لسببين، فمن جهة كانت تعوزه الدقة لان المجال المغناطيسي الأرضي ليس مجالا بسيطا وأن نموذج ثنائي القطب المغناطيسي يستحق بعض التصحيحات كما أن الطريقة التحليلية لا يمكنها أن تظهر تأثير ظاهرة القطع المغناطيسي على فيض الأشعة الكونية.

مواضيع ذات صلة

Normal modes

Waves in three dimensions

Probability amplitudes for particles

The random walk

Nuclei and particles

الزخات الهوائية Air Showers

النيوترينات Neutrinos

النيوكليونات Nucleons

النوى الثقيلة Heavy Nuclei

المركبة الكهرومغناطيسية

الميونات Mouns

الأشعة الكونية الثانوية Secondary Cosmic Rays