Кіріспе
Космикалық сәулелердің визуалды құбылыстары немесе жарық жарқыраулары (LF), сондай-ақ "Астронавт көзі" деп те аталады, – Жердің магнитосферасының сыртында, мысалы "Аполлон" бағдарламасы кезінде, кейбір астронавттардың көзімен байқалған, кенеттен пайда болатын жарық шоқтары. Бұл жарқыраулар (LF) көзге көрінетін жарықтың фотондары ретинамен қабылдануының нәтижесі болуы мүмкін, бірақ мұнда талқыланатын LF көру жолындағы нейрондардың қозғалуынан туындайтын жарық сезімі – фосфендермен де байланысты болуы мүмкін.
Cosmic ray visual phenomena, or light flashes (LF), also known as Astronaut's Eye, are spontaneous flashes of light visually perceived by some astronauts outside the magnetosphere of the Earth, such as during the Apollo program. While LF may be the result of actual photons of visible light being sensed by the retina, the LF discussed here could also pertain to phosphenes, which are sensations of light produced by the activation of neurons along the visual pathway.
Мүмкін себептері
Зерттеушілер ғарышкерлердің ғарышта ерекше сезетін LF құбылысының себебін ғарыш сәулелеріне (Жер атмосферасының сыртынан келетін жоғары энергиялы зарядталған бөлшектерге) байланысты деп санайды, бірақ нақты механизмі әлі белгісіз. Ғылыми болжамдардың ішінде ғарыш сәулелері бөлшектері ғарышкерлердің көздерінің шыны тәрізді денесінен өтетін кезде пайда болатын Черенков сәулесі, оптикалық нервпен тікелей әрекеттесу, торлы қабық рецепторларын қоздыру, сондай-ақ торлы қабықтың сәулеленумен жалпы әрекеттесуі қарастырылады.
Жарық жарқырауының жағдайы
Жақында Хаббл ғарыш телескобына, Халықаралық ғарыш станциясына және Мир ғарыш станциясына ғарышқа ұшқаннан оралған ғарышкерлер ЛФ-ті әртүрлі жағдайларда көргендерін мәлімдеді. Сауалнама бойынша хабарлау жиілігінің төмендеу ретімен, олар ЛФ-ті қараңғыда, әлсіз жарықта, жарық жағдайында көрді, ал біреуі жарық деңгейіне және көздің жарыққа бейімделуіне қарамастан көргенін айтты. Көбінесе олар ұйықтамас бұрын көрінетін.
Түрлері
Кейбір LF анық көрінетіні, ал басқалары көрінбейтіні туралы хабарламалар түсті. Олар әртүрлі түстер мен пішіндерде көрінді. 59 астронавттан алынған сауалнама көрсеткендей, әр түрлі LF-тің қаншалықты жиі кездесетіні астронавттардың тәжірибесіне байланысты өзгерді. Кейбіреулерде жарқылықтар көбінесе сары болса, басқалары ақ және көк түстермен қатар қызыл және қызғылт түстерді де көргенін айтты. LF-тің қозғалыс бағыттары туралы хабарламалар да әртүрлі болды. Кейбіреулер LF-тің көздің өрісі бойымен, шетінен қарап тұрған нүктеге қарай қозғалатынын, ал басқалары кері бағытта қозғалатынын хабарлады. Бағытты сипаттау үшін "жанама", "диагональ", "іштен сыртқа" және "көптеген" сияқты сөздер қолданылды.
Миссиялар кезінде жиілік
Ай миссияларында, көздері қараңғыға бейімделгеннен кейін, Аполлон астронавттары орташа есеппен 2,9 минут сайын осы құбылысты көргендерін хабарлады. Басқа ғарыш миссияларында ғарышкерлер LF-ті орташа есеппен 6,8 минут сайын байқағандарын мәлімдеді. Бірінші ұшуында, бір ғарышкер оларға назар салуды ескерткеннен кейін ғана LF-ті байқады. LF фоннан айқын көрінбейтін болғандықтан, мұндай хабарлар таңқаларлық емес.
Миссиялар кезінде және олардың аралығында ауытқулар
Аполлон ғарышкерлері Айға баратын жолда Жерге қайта оралатын жолдан гөрі осы құбылысты жиірек байқағанын мәлімдеді. Авдеев және авторлар тобы (2002) бұл ғарышта уақыт өте келе төмен жиілікті (LF) сезіну қабілетінің азаюымен байланысты болуы мүмкін деп ұсынды.
SilEye-Alteino және ALTEA жобалары
SilEye Alteino және Астронавттардың орталық жүйке жүйесіндегі аномальды ұзақ мерзімді әсерлер (ALTEA) жобалары Халықаралық ғарыш станциясында ALFMED экспериментіне ұқсас шлемдерді пайдалана отырып, құбылысты зерттеді. SilEye жобасы сондай-ақ Мирдегі құбылысты зерттеді. Осы зерттеудің мақсаты – ғарышкерлер жарқыраған нүктені (LF) байқағанын айтқан кезде, олардың көздеріне енген бөлшектердің іздерін зерттеу болды. Зерттеушілер бұл бөлшектерді зерттеу арқылы, LF-тің қандай бөлшектердің тудыруы мүмкін екенін тереңірек түсінуді үміттенеді. Астронавттар "Мир" ғарыш станциясында көптеген сеанстар бойы SilEye детекторын киді. Олар LF байқаған кезде, джойстиктегі батырманы басатын. Әр сеанстан кейін, олар осы тәжірибе туралы өз пікірлерін жазып алатын. Астронавттар LF байқаған кезде көзге тиген бөлшектердің іздері, протон мен ядроны анықтап, оларды ажыратуға арналған кремний қабаттарынан өтуі керек еді. Нәтижелер көрсеткендей, көп жағдайда "үзіліссіз сызық" және "үзілістері бар сызық" көрінетін. Аз жиілікте "пішінсіз дақ", "жарық ядросы бар дақ" және "концентрлі шеңберлер" де хабарланды. Жиналған деректер зерттеушілерге миссияның алғашқы екі аптасында адамның LF-ке сезімталдығы төмендеуге бейім екенін көрсетті. LF-тің ықтимал себебін анықтау үшін зерттеушілер ядролар негізгі себеп болуы мүмкін деген қорытындыға келді. Олар бұл қорытындыны "Барлық уақыт" кезеңімен салыстырғанда "LF уақыт терезесінде" ядролық жылдамдықтың шамамен алты-жеті есеге артқанын, ал протондық жылдамдықтың екі есеге ғана артқанын анықтауға негізделді. Осылайша, зерттеушілер кем дегенде осы жағдайда, ғарышта байқалатын LF-тің ықтимал себебі ретінде Черенков эффектін жоққа шығарды.
1970 жылдардағы жер бетіндегі тәжірибелер
1970 жылдары жүргізілген тәжірибелер де осы құбылысты зерттеді. Бұл тәжірибелер LF-ті ғарышкерлер неге байқағанына қатысты бірнеше түсіндірме ұсынғанмен, басқа да себептер болуы мүмкін екенін көрсетті. Шарман және авторлар (1971) LF-тің көзге кіретін және астронавттардың көздерін тікелей қозғайтын жалғыз ғарыштық сәуле ядроларының нәтижесі ме, әлде олардың нәтижесі Черенков сәулеленуі ме деген сұрақ қойды. Зерттеушілер бақылаушыларға 3 немесе 14 МэВ моноэнергетикалық нейтрондардан тұратын нейтрондық сәулелерді бірнеше бағыттарда, олардың басына қатысты қаратып отырды. Бұл сәулелердің құрамы көзде пайда болған бөлшектердің 500 МэВ-тан төмен болуын қамтамасыз етті, бұл Черенков шегі деп саналады, осылайша зерттеушілерге LF-тің бір себебін екіншісінен ажыратуға мүмкіндік берді. Бақылаушылар нейтрондық сәулелерді толығымен қараңғыға бейімделгеннен кейін көрді. 3 МэВ нейтрондық сәуле бақылаушыларға бір көздің алдыңғы жағынан немесе бас артқы бөлігінен әсер еткенін ескермегенде, LF туралы хабарламалар түскен жоқ. Алайда, 14 МэВ нейтрондық сәуледе LF байқалды. Қысқа уақытқа созылатын "жолақтар" сәуле алдыңғы жағынан бір көзге кіргенде байқалды. "Жолақтар" әр түрлі ұзындықта (көрнеу бұрышы 2 градусқа дейін) және көк-ақ түсті немесе түсіз болып көрінді. Бірден басқа барлық бақылаушылар көру өрісінің ортасында әлсіз, бірақ көптеген "нүктелер" немесе қысқа сызықтарды көргенін айтты. Жарық екі көзге де бүйірінен кіргенде, жолақтардың саны көбейді. Жолақтардың бағыты көзге кіретін сәуле бағытына сәйкес келді. Алдыңғы жағдайдан айырмашылығы, көрінетін жолақтар көрініс өрісінің ортасынан гөрі шеттерінде көбірек болды. Соңында, сәуле басынан артқы жағына түскенде, тек бір адам ғана LF көргенін хабарлады. Осы нәтижелерден зерттеушілер осы жағдайда көрінген LF үшін, кем дегенде, жарқыраулар көздің өзінде Черенков сәулеленуінің әсерінен туындамауы мүмкін деген қорытындыға келді (бірақ олар Черенков сәулеленуінің түсіндірмесі астронавттардың жағдайына қатысты болуы мүмкін деген мүмкіндікті жоққа шығармады). Олар сондай-ақ, сәуле басынан артқы жағына кірген кезде байқалған LF саны едәуір азайғанын ескере отырып, LF визуалды қабықтың тікелей ынталандыруынан туындамағанын, өйткені бұл азаю сәуленің бас сүйегі мен мидан өтіп, желке қабығына жеткенше әлсірегенін көрсетеді деп болжады. Ең ықтимал түсіндірме - LF торшадағы рецепторлардың тікелей қозғалуының және сәуледегі бөлшектің оларды "қосуының" нәтижесі болды. Басқа бір тәжірибеде Тобиас және авторлар (1971) екі адамды толық қараңғылыққа бейімделгеннен кейін 20 мен 640 МэВ аралығындағы нейтрондардан тұратын сәулеге ұшыратты. Бір бақылаушы бірден 3,5 секундқа дейінгі аралықта төрт рет жарыққа түскенде "тігізгіштей" жарқырауды байқады. Байқаушы оларды "фейерверктерде көрінетін жарық шарықтардай, бастапқы құйрықтары тұманды, ал бастары ұсақ жұлдыздарға ұқсас" деп сипаттады. Екінші бақылаушы үш секундқа бір рет жарыққа түскенде, 25-50 "жарық, ашық жарық, ол жұлдыздар деп сипаттады, көк-ақ түсте, өзіне қарай келе жатыр" деп хабарлады. Осы нәтижелерге сүйене отырып, зерттеушілер, Шарман және авторлар (1971) сияқты, Черенков эффектісі астронавттардың байқаған LF-ге ықтимал түсіндірме болуы мүмкін, бірақ бұл жағдайда бұл эффект бақылаушылардың байқаған LF-ті түсіндіре алмайды деген қорытындыға келді. Байқалған LF ретинаның сәулемен өзара әрекеттесуінің нәтижесі болуы мүмкін. Сондай-ақ, олар көрінетін жолдар торшаның өзіндегі жолдарға сілтеме жасай алады деп болжады, жолақтың немесе жолдың алғашқы бөліктері қозғалған сайын әлсірейді. Жүргізілген эксперименттерді ескере отырып, кем дегенде кейбір жағдайларда байқалған LF визуалды жол бойындағы нейрондардың белсендірілуінен, нәтижесінде фосфендер пайда болады. Алайда, зерттеушілер Черенков сәулеленуінің әсерін астронавттардың байқаған LF-тің ықтимал себебі ретінде анық жоққа шығара алмайды, сондықтан кейбір LF көздің өзінде Черенков сәулеленуінің әсерінен туындауы мүмкін. Черенков эффектісі көздің шыны денесінде Черенков сәулесін шығарады және осылайша адамға LF қабылдауды қамтамасыз етеді. Сондықтан ғарышкерлер байқаған LF әр түрлі себептерге байланысты. Кейбірін ретинаны ынталандыратын нақты жарық, ал басқаларын көру жолындағы нейрондарда фосфендер өндіретін белсенділік туғызуы мүмкін.