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

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли Процесс перезарядки атомов водорода с образованием протонов описывается уравнением: Здесь dl=dz / cos 3(z), зависимость питч-угла атома водорода от высоты может быть получена из (7.40). В уравнении (7.42) исключены члены, описывающие маловероятную для данных энергий обратную реакцию - захват протоном электрона. Уравнение (7.42) также решается численно с учетом условия сохранения количества частиц Ф/(г) + Ф/Xz) = Ф„(г0), где z0 - высота источника частиц. После этого распределение выделенной протонами энергии определялось по уравнению (7.40) для распределенного источника протонов. Случай, когда инжектируемый пучок состоит из отрицательных ионов водорода, является наиболее сложным и интересным. Отрицательные ионы водорода движутся в магнитном поле по спиральным траекториям. При перезарядке ионы Н" могут превращаться как в нейтральные атомы, так и в протоны. Эти процессы можно описать уравнениями, аналогичными уравнению (7.42): Здесь а а " - сечение реакции потери двух электронов, ста‘10 - сечение реакции потери одного электрона ионом Н \ Уравнения (7.43) и (7.44) решаются численно с учетом условия сохранения количества частиц ФР(г) + Ф//(?) + Ф/Дг) = Ф ціг(]). После этого задача о прохождении образовавшихся потоков протонов и нейтральных атомов водорода сводится к рассмотренным выше случаям. Область локализации пучка отрицательных ионов водорода симметрична относительно силовой линии, на которой расположен источник. Из-за расплывания пучка при перезарядке, радиус пучка должен быть больше гирорадиуса протонов и должен зависеть от питч-угла в источнике. На рисунках 7.53 и 7.54 представлены примеры рассчитанных по описанной выше схеме пространственных распределений скорости энерговыделения для пучков, соответственно, атомов водорода и отрицательных ионов водорода для двух значений начальных питч-углов. Оценки возможных оптических эффектов при прохождении рассматриваемых пучков можно получить, добавив к транспортной модели возможность учета вклада каскада вторичных электронов согласно разделу 7.6.3. Результаты проведенных оценок для трех характерных эмиссий приведены в табл.7.6. Расчеты проводились для интенсивности пучка порядка 1017 частиц/с. Исходя из оценок пространстве!того распределения можно ожидать, что пиковые значения интенсивностей этих эмиссий, которые могут быть получены в реальном эксперименте при измерении с поверхности Земли, будут для всех трех типов пучков приблизительно одинаковыми и составлять: Д427.8нм) « 1 .2 килорэлеев, /(337.Ін м )« 250 Рэлеев, /(656.3нм) и 70 Рэлеев. 7.10. Вариации интенсивности эмиссий полярных сияний в области совместных е-р- Н высыпаний в зависимости от параметров потоков высыпающихся частиц В данном разделе представлены результаты исследования особенностей совместных электронно-протонных полярных сияний. Исследование базируется на модели совместного электронно-протонного возбуждения термосферы, представленной в работах /196,217/. Основными задачами исследования являлись: 1) исследование влияния присутствия протонных высыпаний на интенсивности эмиссий полярных сияний, стимулированных электронными высыпаниями; 2) выявление возможных путей диагностики параметров высыпающихся потоков частиц. а~ Г 1 = ф н ( ^ Т п а (2)а°0! (Е ). dl (7.42) (7.43) (7.44) 235