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

Глава I. Авроральные е-р-Н частицы в высокоширотной атмосфере Земли 1.2. Модели переноса энергичных частиц в атмосфере Земли Проблема теоретического описания взаимодействия пучков заряженных частиц с веществом важна для многих областей науки и техники. Одно из центральных мест данная проблема занимает и в области физики высокоширотной ионосферы Земли и касается, в первую очередь, постановки и решения задач прохождения энергичных частиц через вещество. Данные исследования в области физики авроральных явлений начались несколько десятилетий тому назад и базировались на приближении непрерывных потерь энергии, развитом для исследования характеристик взаимодействия электронов с веществом /89/. Однако уровень развития средств вычислительной техники позволил достичь значительного прогресса в данной области исследований лишь за последнее десятилетие. 1.2.1. Модели переноса авроральных электронов в атмосфере Земли К первому шагу в задачах теоретического исследования характеристик переноса электронов в атмосфере можно отнести работу /349/, в которой было решено кинетическое уравнение переноса в рамках приближения Фоккера-Планка для электронов с начальными энергиями в десятки килоэлектрон-вольт. Следующим серьезным успехом можно считать серию работ /91,92/, в которых была использована техника статистического моделирования для электронных потоков с начальными энергиями, большими 2 кэВ. Однако в /91,92/ траектории электронов прослеживались только до энергий в 200 эВ. Попытка оценить характеристики потоков авроральных электронов в электрон-вольтовом диапазоне энергий была предпринята в работе /263/, в которой авторы скомпилировали результаты /91,92/, полученные для электронов с высокими энергиями, с расчетами для электронов с малыми энергиями, проведенными в рамках модели непрерывных потерь энергии /263/. В работе /85/ была развита комбинированная модель, в рамках которой перенос электронов с энергиями, большими 500 эВ, рассчитывался в приближении Фоккера-Планка аналогично /349/, а для электронов с энергиями меньшими 500 эВ, использовалось двухпотоковое приближение, развитое в работе/237/ для исследования характеристик переноса фотоэлектронов. Необходимо также отметить и значительные успехи в теоретическом исследовании кинетики сверхтепловых электронов в ионосфере и плазмосфере Земли /38,71/. Эти частицы образуются при ионизации нейтральных частиц атмосферы коротковолновым излучением Солнца или высыпающимися энергичными частицами. Дальнейшее развитие теория переноса авроральных электронов получила в работах /310,311,321/, где для однокомпонентной атмосферы впервые была реализована вычислительная схема, известная как многопотоковое приближение. Обобщение вычислительной схемы, развитой в работах /321 и 310,311/ для трехкомпонентной атмосферы, было представлено в работах /318,320/ и /262/ соответственно. В работах /12-15,19/ для исследования характеристик переноса электронов с начальными энергиями, меньшими 1 кэВ, в трехкомпонентной атмосфере авторы использовали метод Монте-Карло и реализовали вычислительный алгоритм в рамках схемы "индивидуальных" столкновений. В этих же работах была сделана попытка получить оценку степени влияния дипольного магнитного поля Земли на транспортные характеристики авроральных электронов. Аналогичный подход был использован в работах /198,300/ для исследования характеристик переноса электронов в однокомпонентных газах N2и О. Дальнейшее развитие схема "индивидуальных" столкновений получила в работах /17,20,36,56,57,58,196,287/, основные результаты которых были обобщены в монографии /16/. В этих работах был развит и реализован единый алгоритм статистического 18