Иванов В.Е. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты, 2001.
Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли 7.8. Дополнительная ионизация в F2 слое Как уже отмечалось в главе 6, при прохождении в атмосфере протонно водородный пучок стремится к зарядовому равновесию, определяемому сечениями реакций перезарядки. Однако из магнитосферы в атмосферу высыпаются потоки заряженных частиц. Поток заряженных частиц есть не что иное, как ток, для которого должен соблюдаться закон неразрывности. Электроны авроральных энергий проникают в ионосферу до высот £-слоя, поэтому для токов, связанных с высыпаниями электронов, неразрывность сохраняется замыканием через токи Е-слоя. Для высыпаний протонов ситуация сложнее. На рис.6.16-6.17 были представлены примеры модельного расчета эволюции зарядового состава протонно-водородного пучка с высотой. Видно, что зарядовое равновесие в пучке устанавливается на высотах выше 200 км, то есть на уровне £ 2 -слоя. Таким образом, высыпающийся протонный пучок теряет большую часть своего заряда на высотах, существенно выше высот, на которых преимущественно выделяется его энергия. Этот эффект подробнее рассматривался в работе /219/. Для пучков высыпающихся протонов с различной начальной энергией были рассчитаны высотные профили скоростей образования ионов и электронов (раздельно). Разность этих профилей дала профиль дополнительной ионизации. Для пучка с начальной энергией 1 кэВ профили представлены на рис.7.52. Оказалось, что для потоков протонов авроральных энергий (0.2-16 кэВ) профиль дополнительной ионизации практически не зависит от энергии. Это, очевидно, связано с тем, что сечение реакции захвата электрона протоном в атомном кислороде в диапазоне авроральных энергий меняется всего в два раза (см. рис.3.1). В то же время высота максимума профиля дополнительной ионизации существенно зависит от состояния атмосферы и меняется от 270 до 470 км при изменении параметра FWJ в модели MSIS-86 от 70 до 200. Положительный заряд, который теряется потоками вторгающихся протонов на высоте слоя F2, должен компенсироваться, по-видимому, в основном продольными токами, переносимыми низкоэнергичными (тепловыми) электронами. В то же время он может быть дополнительным фактором, способствующим вымыванию ионов атомного кислорода из верхней термосферы. Рис.7.52. Высотные профили скоростей образования ионов г, и электронов re. D e - профиль скорости энерговыделения, гр - профиль дополнительной ионизации 233
Made with FlippingBook
RkJQdWJsaXNoZXIy MTUzNzYz