מדידות באמצעות בלונים ששוגרו מדרום ישראל מראות כי בגובה שבו טסים מטוסי נוסעים רמת הקרינה מושפעת ממחזור הפעילות של השמש. החוקרים מעריכים כי בתקופות של מינימום בפעילות השמש היא עשויה להיות גבוהה ב־40%–60% לעומת תקופות של פעילות מרבית
נוסעים במטוס בגובה של כעשרה קילומטרים נמצאים מעל חלק ניכר מהאטמוספרה המגינה עלינו מפני קרינה המגיעה מן החלל. מחקר ישראלי חדש מראה שהחשיפה לקרינה בגובה הזה אינה קבועה: היא משתנה גם בהתאם לפעילות השמש – ובאופן שעשוי להיראות במבט ראשון הפוך מהצפוי.
כאשר פעילות השמש נחלשת, הקרינה הקוסמית שמגיעה לגובהי הטיסה דווקא מתחזקת.
המחקר נערך בידי ד"ר רועי יניב מהאוניברסיטה העברית ומהמרכז לרפואת אקלים במכון גרטנר שבמרכז הרפואי שיבא, פרופ' יואב יאיר מאוניברסיטת רייכמן ופרופ' קולין פרייס מאוניברסיטת תל אביב. הוא פורסם ב־Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
בלונים טיפסו עד לגובה של כ־35 קילומטרים
החוקרים ניתחו מדידות שנאספו בשישה שיגורי בלונים מדרום ישראל בשנים 2014–2016. הבלונים נשאו גלאי קרינה וטיפסו עד לגובה של כ־35 קילומטרים – הרבה מעל נתיבי הטיסה של מטוסי נוסעים.
כך ניתן היה לעקוב אחר השינוי בקרינה כמעט מן הקרקע ועד לסטרטוספרה.
הקרינה עלתה ככל שהבלונים הגביהו, והגיעה לשיאה בגובה של כ־17–20 קילומטרים. לאחר מכן היא החלה לרדת.
השיא הזה מכונה מקסימום רגנר–פפוצר. קרניים קוסמיות עתירות אנרגיה החודרות לאטמוספרה מתנגשות באטומים ובמולקולות ויוצרות מפלים של חלקיקים משניים. לכן עוצמת הקרינה אינה פשוט עולה ככל שמתקרבים לחלל, אלא מגיעה לשיא בגובה מסוים.
בגובה מטוסי הנוסעים: כ־0.9–1.3 מיקרוסיוורט לשעה
בגובה של כעשרה קילומטרים, האופייני לטיסות מסחריות, נמדדו שיעורי מנת קרינה שקולה לקרינת גמא של כ־0.9–1.3 מיקרוסיוורט לשעה.
הערכים שנמדדו מעל ישראל נמוכים יחסית לאלה שנמצאו באזורים מסוימים בקווי רוחב גבוהים יותר. הסיבה היא השדה המגנטי של כדור הארץ: באזור מזרח הים התיכון הוא מספק הגנה טובה יחסית מפני חלק מן הקרינה הקוסמית.
אבל הגובה והמיקום הגיאוגרפי אינם המשתנים היחידים.
מדוע דווקא שמש פעילה מגינה עלינו?
השמש פולטת רוח שמש ויוצרת סביבה את ההליוספרה – אזור עצום הנשלט על ידי השדה המגנטי הסולרי.
כאשר פעילות השמש גבוהה, השפעתה המגנטית חזקה יותר ומקשה על חלק מן הקרניים הקוסמיות הגלקטיות להגיע אל פנים מערכת השמש. כאשר הפעילות הסולרית יורדת, ההגנה הזאת נחלשת ויותר חלקיקים עתירי אנרגיה שמקורם מחוץ למערכת השמש יכולים להגיע לכדור הארץ.
המדידות הישראליות הראו בהתאם לכך קשר הפוך בין פעילות השמש לבין רמת הקרינה שנמדדה באטמוספרה.
החוקרים מצאו מתאם שלילי של r=-0.71. עם זאת, הם מדגישים כי מספר המדידות קטן ולכן אין לראות במתאם הזה הוכחה סטטיסטית מכרעת.
עלייה אפשרית של 40%–60%
כאשר החוקרים השליכו את הקשר שמצאו על התנאים הצפויים בתקופת מינימום בפעילות השמש, הם הגיעו לתוצאה בולטת: בגובה של טיסות מסחריות רמות הקרינה עשויות להיות גבוהות בכ־40%–60% בהשוואה לתקופות של פעילות סולרית מרבית.
גם כאן נדרשת הסתייגות חשובה. המספר הזה הוא אקסטרפולציה של המדידות ולא מדידה ישירה שנעשתה בתנאי מינימום סולרי קיצוני.
לכן המחקר אינו אומר שכל נוסע יקבל בתקופת מינימום סולרי מנת קרינה הגבוהה בדיוק בשיעור הזה.
לא מדובר במנת הקרינה הכוללת לנוסע
יש גם מגבלה נוספת שחשוב להביא בחשבון. הגלאים שנישאו על הבלונים היו רגישים בעיקר לפוטונים ולחלקיקים טעונים, אך כמעט שלא מדדו נייטרונים.
החוקרים השוו את התוצאות למודל הקרינה האטמוספרית EXPACS/PARMA. המדידות התאימו בדרך כלל לרכיב האלקטרומגנטי שחזה המודל, בטווח של כ־10%–15%.
לפי המודל, לעומת זאת, נייטרונים אחראים לכ־40%–45% ממנת הקרינה הסביבתית הכוללת בגובה טיסה, ואילו פוטונים, אלקטרונים ופוזיטרונים אחראים לכ־35%–40%.
לכן אין לפרש את הנתונים שנמדדו בבלונים כמנת הקרינה הכוללת שסופגים נוסע או איש צוות במהלך הטיסה.
החשיבות לצוותי אוויר ולנוסעים מתמידים
עבור מי שטס פעם או פעמיים בשנה, מדובר בחשיפה קצרה יחסית. הסוגיה נעשית משמעותית יותר אצל טייסים ודיילים, המבלים שעות רבות מדי חודש בגבהים שבהם ההגנה האטמוספרית חלשה בהרבה מזו שעל פני הקרקע.
המחקר אינו בוחן תחלואה ואינו קובע שהקרינה שנמדדה גורמת למחלה מסוימת. תרומתו היא בשיפור היכולת להבין כמה הקרינה משתנה, מתי היא משתנה ובאילו תנאים.
מעקב כזה יכול לסייע בעתיד בהערכה מדויקת יותר של החשיפה המצטברת של צוותי אוויר ושל נוסעים המתמידים בטיסות.
המחקר גם מדגים שאפשר לבצע מעקב שימושי אחר סביבת הקרינה האטמוספרית באמצעות שילוב של בלונים זולים יחסית עם מודלים פיזיקליים – ולבחון כיצד היא משתנה לאורך מחזור הפעילות של השמש.
שאלות ותשובות
האם טיסה במטוס חושפת אותנו לקרינה קוסמית? כן. בגובה טיסה האטמוספרה דלילה יותר ולכן ההגנה מפני הקרינה המגיעה מן החלל חלשה יותר מאשר על פני הקרקע.
מדוע הקרינה עולה דווקא כאשר פעילות השמש יורדת? כאשר השמש פעילה יותר, השדה המגנטי הסולרי מסייע לבלום חלק מהקרניים הקוסמיות הגלקטיות. בתקופות שקטות יותר ההגנה הזאת נחלשת.
האם המחקר מצא שהקרינה בטיסה מסוכנת לנוסעים? לא. המחקר מדד את סביבת הקרינה ולא בדק תחלואה או סיכון רפואי אצל נוסעים. חשיבות הנושא גדולה יותר בהערכת חשיפה מצטברת של צוותי אוויר ונוסעים תכופים.
האם העלייה של 40%–60% נמדדה בפועל? לא במלואה. זו הערכה המבוססת על השלכת הקשר שנמדד לתנאי מינימום בפעילות השמש, והחוקרים מציינים במפורש את המגבלה הזאת.
מקור מדעי
רועי יניב, יואב יאיר וקולין פרייס, Cosmic radiation dose-rates for civil aviation in the Middle East: Vertical structure, solar modulation, and comparison with models, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (2026). המאמר המדעי
עוד בנושא באתר הידען
את חמשת הקישורים הפנימיים אני מעדיף לא להמציא מהזיכרון. לפני ההעלאה בשבוע הבא כדאי שאאתר חמישה קישורים קיימים ורלוונטיים בהידען – קרינה קוסמית, פעילות השמש, תעופה וקרינת חלל – ונכניס אותם כאן.
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי