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

Глава 1. Авроральные е-р-Н частицы в высокоширотной атмосфере Земли от высотного изменения состава атмосферы. И, наконец, последние достижения, полученные в рамках линейной теории переноса, были представлены в /89,320/, где в рамках одномерной модели были рассчитаны отдельные характеристики взаимодействия е-р- Н пучков в трехкомпонентной атмосфере. Попытки использования метода статистического моделирования процесса переноса протонно-водородных (р-Н) пучков в атмосфере были предприняты в работах /127,193,205,/, что позволило провести качественные оценки расплывания р- Н пучка в атмосфере, а также проследить эволюцию энергетического и углового спектров частиц в атмосфере /51,158/. Наиболее последовательное исследование процесса переноса р- Н пучков в атмосфере Земли было проведено авторами данной работы и опубликовано в /196,212- 219/. В этих работах вычислительный алгоритм был реализован в рамках схемы "индивидуальных" столкновений. Входные параметры модели были выбраны идентичными входным параметрам модели переноса электронных пучков (см. раздел 1.2.1). Особенности реализации траекторных расчетов учитывали: трехмерный характер переноса р- Н частиц, дискретность в потерях энергии и угловое рассеяние частиц, перенос р - Н частиц рассматривался до энергий 100 эВ, взаимодействие вторичных электронов с веществом учитывалось в рамках приближения локальных потерь энергии. 1.3. Особенности моделирования переноса авроральных пучков в атмосфере Земли Основная задача, стоящая перед теорией прохождения заряженных авроральных частиц ( е-р-Н ) через атмосферу, может быть сформулирована следующим образом: зная законы взаимодействия энергичных частиц с атомами и молекулами атмосферы, геометрию среды, внешние поля (магнитное поле Земли, электрические поля) и характеристики падающего извне потока частиц, вычислить угловое и энергетическое распределение частиц в любой точке как внутри объема вещества, так и на его поверхности. В общем случае нахождение пространственно-углового и энергетического спектра частиц сводится к вычислению плотности потока излучения F(r,o),E) с энергией Е в точке г, распространяющегося в направлении со. Величина F(r,(o,E) представляет собой число частиц с энергией Е, пересекающих в единицу времени единичную площадку в точке г, ориентированную перпендикулярно направлению их движения ш. Для определения F(r,a>,E) необходимо решать соответствующее кинетическое уравнение. Как можно видеть, в общей формулировке проблема переноса заряженных частиц в атмосфере ничем не отличается от соответствующей проблемы переноса нейтронов и фотонов. Однако несмотря на большие достижения в развитии теории переноса нейтронов и фотонов, основанной на решении кинетического уравнения, результаты, полученные при решении задачи прохождения авроральных частиц через атмосферу Земли, значительно более скромные. Основная причина заключается в специфике взаимодействия заряженных авроральных частиц с атомами и молекулами атмосферы (а именно: большом числе каналов неупругого рассеяния, большой вероятности малых потерь энергии, наличии каскада вторичных электронов, существенной анизотропии индикатриссы рассеяния), сложности среды (многокомпонентность, неоднородность) и, наконец, в наличии дипольного магнитного поля. В данном случае вычислительные проблемы требовали от исследователей не всегда оправданных упрощений исходной физической модели. Подробное рассмотрение вычислительных проблем решения кинетического уравнения переноса выходит за рамки данной работы, ограничимся поэтому кратким 20