Исаев С.И. Полярные сияния и процессы в магнитосфере Земли. Ленинград, 1972.

т. е. протон при столкновении с нейтральной молекулой газа может либо остаться протоном, участвуя в акте ионизации ( 2 2 ), либо превратиться в атом водорода в результате реакции пере­ зарядки (23). Если в ходе реакции (23) атом водорода образуется в возбужденном состоянии, он после излучения соответствующего кванта переходит в основное состояние: Н * - * Н + Ь (25) и затем участвует в одной из реакций (24), т. е. либо вновь пере­ ходит в возбужденное состояние, либо, потеряв электрон, прев­ ращается в протон. Вероятности процессов перезарядки, возбуж­ дения и обдирки достаточно близки друг к другу, в связи с чем весь цикл рассмотренных реакций может повториться сотни раз, прежде чем протон полностью потеряет свою энергию. 2 .2 . Движение и торможение протонов в атмосфере То обстоятельство, что вторгающийся в верхние слои атмо­ сферы протон остается таковым и движется как заряженная ча­ стица лишь па некоторых участках своего пути, тогда как на других участках он движется в состоянии атома водорода, т. е. нейтральной ча­ стицы, чрезвычайно усложняет его траек­ торию. Движение протона в атмосфере Земли схематически представлено на рис. 15 [207]. В самых верхних слоях атмосферы, где плотность газа и соответ­ ственно вероятность процесса перезарядки малы, протон движется по спирали вдоль силовых линий геомагнитного поля. Однако на некоторой высоте, зависящей от начальной энергии частицы, протон в ходе реакции (23) захватывает электрон и, будучи уже нейтральной частицей, движется далее по прямой, пока в ре­ зультате столкновений с молекулами воз­ духа вновь не превратится в протон. В еще более низких слоях атмосферы процессы перезарядки и обдирки стано­ вятся настолько частыми, что прямолиней­ ные участки движения атома водорода делаются соизмеримыми с величиной ларморовского радиуса протона с той же энергией. В этом случае частица продолжает в целом двигаться вдоль сило­ вой линии геомагнитного поля по кривой, близкой к спирали, т. е. как заряженная частица, эффективный (т. е. осредненный по вре­ мени) заряд которой, однако, меньше заряда протона. Соответ­ t Рис. 15. Траектория протона, движущегося в атмосфере. 1 — п ерезарядка; 2 — иони­ зация. 30