¿Con qué frecuencia los rayos cósmicos golpean la Tierra?

Respuestas: {detallado | comprensible | correcto}: elige dos. Iré por los dos últimos (espero) porque una respuesta detallada requeriría bastante investigación bibliográfica y probablemente negaría la opción intermedia.

La terminología es, creo, un poco confusa. El Sol nos está disparando con enormes cantidades de neutrinos de baja energía todo el tiempo. El flujo de neutrinos solares es aproximadamente [matemática] 7 \ veces 10 ^ {10} [/ matemática] partículas / cm [matemática] ^ 2 [/ matemática] / s, pero dado que el camino libre medio de esos pequeños individuos es algo así como un año luz de plomo, muy pocos de ellos “golpean” la Tierra; simplemente lo atraviesan.

El Sol también crea un “viento solar” de partículas de energía relativamente baja (principalmente electrones y protones) cuyo flujo, creo, varía enormemente, tanto en la fuente como en la magnetosfera de la Tierra.

Los llamados rayos cósmicos “primarios” son, creo, principalmente protones. Los de alta energía probablemente son acelerados por los “espejos magnéticos” de las galaxias que se mueven uno hacia el otro. (Imagine una pelota de ping-pong perfectamente elástica que rebota entre dos paredes paralelas a medida que [las paredes] se acercan entre sí a cierta velocidad).

Afortunadamente para nosotros, casi ninguno de ellos llega a la superficie de la Tierra. En su lugar, golpean los núcleos en la atmósfera superior y forman una variedad de partículas y fragmentos secundarios, que golpean otros núcleos para formar partículas terciarias, y así sucesivamente (esto se llama una “lluvia” de partículas). Mucho antes de llegar al suelo, la mayoría de estos se han detenido o decaído. Los únicos que pasan en grandes cantidades son los neutrinos y los muones , que tienen el rango más largo de cualquiera de las partículas cargadas. La mayoría de los muones todavía tienen bastante energía cuando llegan aquí.

Si saca la mano (o incluso si no lo hace), habrá aproximadamente un muón perforando a través de él cada segundo. Te lo dejo para calcular cuántos hay en toda la superficie de la Tierra. (Creo que los rayos cósmicos primarios son bastante isotrópicos).

A partir de eso, podría adivinar la relación entre los rayos cósmicos primarios y los muones resultantes. Supongo que serían “comparables”, pero podría estar equivocado.

¿Por qué preguntas?

Los rayos cósmicos que golpean la atmósfera superior pueden variar en energía desde menos de mil millones de electronvoltios (eV) hasta más de mil millones de millones de eV. Un billón de eV es casi lo mismo que la masa en reposo del protón. La composición es aproximadamente 90% de protones, 9% de partículas alfa (núcleos de helio) y 1% de electrones. Esta imagen muestra el flujo en función de la energía del rayo cósmico entrante. A energías más bajas, el flujo puede exceder una partícula por metro cuadrado por segundo, mientras que las partículas de muy alta energía pueden tener un flujo de solo 1 por kilómetro cuadrado por año.

El flujo total de rayos cósmicos en partículas por metro cuadrado por segundo está dominado por rayos cósmicos en el extremo inferior del espectro de energía y promedia aproximadamente 10,000 partículas por metro cuadrado por segundo Rayos cósmicos

Eso parece llegar a aproximadamente 10 ^ 12 o 10 ^ 13 partículas totales que golpean la atmósfera superior por segundo.

Mira las letras en esta oración.

Te golpearon aproximadamente 10.000 partículas de radiación cósmica. La mayoría de ellos eran de baja energía, pero algunos eran muy enérgicos, y es posible que haya sido golpeado por algo más enérgico que las partículas en el LHC.

Los rayos cósmicos están golpeando nuestra atmósfera todo el tiempo. Estamos protegidos por nuestra atmósfera y nuestro campo magnético. Cuando estaba enseñando laboratorios de muones en la escuela de posgrado, la regla general para el flujo de muones de rayos cósmicos en la superficie de la tierra es un muón sobre el área de su palma por segundo.