Иванов В.Е. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты, 2001.

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли Рис.6.17. Потоки протонов и атомов водорода вверх и вниз в зависимости от высоты в атмосфере. Сравнение различных моделей учета магнитного поля. Начальный пучок - изотропный и моноэнергетичный с Е0=Ю кэВ 6.3. Особенности прохождения протонно-водородных потоков в атмосфере Земли Теоретическим и экспериментальным изучением прохождения потоков энергичных частиц в веществе занимаются в разных разделах физики, чему посвящены многочисленные статьи и монографии. Однако, как это видно из результатов, представленных в этой и предыдущей главах, распространение потоков протонов, высыпающихся в атмосферу Земли, имеет ряд особенностей, выделяющих его теоретическое описание из ряда схожих задач. Эти особенности вызываются, в основном, следующими тремя причинами: 1) тем, что характерные энергии вторгающихся авроральных протонов (1-100 кэВ) лежат ниже энергии максимума тормозной способности атмосферных газов; 2) наличием процессов перезарядки; 3) весьма малым угловым рассеянием протонов и атомов водорода на атмосферных газах. К этому добавляются также своеобразие атмосферы Земли как поглотителя, а именно, наличие неоднородного магнитного поля и значительное изменение плотности и состава атмосферы на пути распространения частиц. Обсудим подробнее эти причины и вызванные ими особенности транспортных характеристик. На высотах 100-700 км атмосфера состоит в основном из трех газов: молекулярного азота (N2), молекулярного кислорода ( 0 2) и атомного кислорода (О). Тормозные способности N2, 0 2 и О приведены на рис.3.10. Отметим, что максимумы тормозных способностей для всех трех газов лежат на энергиях 100-200 кэВ, то есть выше энергий типичных авроральных высыпаний. Для сравнения заметим, что для электронов тормозные способности основных атмосферных составляющих имеют максимум около 100 эВ (см. раздел 2.7). Эго приводит к тому, что диапазон высот, на которые проникают в атмосферу протоны авроральных энергий, значительно уже, чем для авроральных электронов. Наличие реакций перезарядки принципиально отличает процесс переноса протонно-водородных потоков от переноса потоков электронов. Это касается в первую очередь того, что нейтральные атомы водорода “не замечают” магнитного поля Земли, в 165