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

отличие от заряженных частиц - протонов и электронов, - которые на уровне ионосферы практически “привязаны” к силовым линиям магнитного поля, вдоль которых высыпаются. При попадании в атмосферу зарядовый состав потока энергичных частиц начинает меняться, стремясь к зарядовому равновесию (см. рис.3.9). Сечения реакции захвата электрона для авроральных энергий значительно превышают сечения обдирки атома водорода, то есть протоны авроральных энергий эффективно нейтрализуются. Обратный переход в заряженное состояние значительно менее вероятен, поэтому энергичный нейтральный атом может пролететь значительное расстояние до того, как потеряет электрон в последующих столкновениях. Этим объясняется большое поперечное расплывание протонно-водородных пучков авроральных энергий. При изучении характеристик переноса пучков заряженных частиц в среде принято рассматривать нормированную функцию распределения выделившейся энергии. При этом оказывается, что для электронов с энергиями выше 1 кэВ эта функция не зависит от начальной энергии частиц в пучке (см. гл.5). Однако для протонно­ водородных пучков это не так. Форма этих кривых сильно зависит от начальной энергии частиц в пучке. Кроме того, форма кривых заметно отличается для мононаправленных пучков и для пучков с изотропным начальным питч-угловым распределением. Основной причиной такого качественного отличия поведения нормированной функции распределения выделившейся энергии для протонно-водородных пучков и пучков электронов является качественное отличие в характере углового рассеяния. Действительно, для электронов авроральных энергий соотношение между транспортной длиной и средним пробегом /тр < R0, то есть электроны быстро теряют информацию о своем начальном направлении движения, и пучок становится изотропным. Наличие максимума в кривой обеспечивается тем, что начальные энергии лежат выше энергии максимума тормозной способности атмосферных газов для электронов. Для мононаправленных протонно-водородных пучков из-за малого углового рассеяния направление движения частиц не меняется, поэтому потери энергии частиц на данной глубине определяются только тормозной способностью поглотителя. Именно поэтому для пучков с энергиями <100 кэВ нормированная функция распределения выделившейся энергии не имеет максимума, а для энергий > 200 кэВ появляется максимум. Положение этого максимума меняется в зависимости от начальной энергии, так как он фактически соответствует глубине, на которой частицы пучка имеют среднюю энергию наиболее эффективного торможения средой (100-200 кэВ). Нахождения нормированной функции распределения выделившейся энергии для протонно­ водородных пучков с изотропным начальным угловым распределением сводится к интегрированию по начальному углу функции для мононаправленного пучка данной энергии. Угловое рассеяние протонов и атомов водорода обсуждалось в разделе 3.7. Отметим, что малое угловое рассеяние приводит также к тому, что для протонно­ водородных пучков в однородном поглотителе альбедо-потоки практически отсутствуют. В реальной атмосфере альбедо-потоки формируются в основном за счет магнитного поля Земли. При этом играют свою роль два фактора. Во-первых, адиабатическое движение протонов в дипольном магнитном поле. Во-вторых, при движении нейтрального атома поперек силовых линий его питч-угол тоже увеличивается. Совместное действие этих двух факторов при формировании альбедо­ потоков обсуждалось в разделе 6.2.1. Некоторые другие особенности прохождения протонно-водородных потоков будут обсуждаться далее в главе 7. Глава 6. Характериситики прохожденш потоков авроральных протонов в однородных газах и в атмосфере Земли 166