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

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли 2.7. Функция потерь энергии Процессы, в которых высыпающиеся авроральные и рожденные ими в ионосфере вторичные электроны теряют свою энергию при прохождении в атмосфере Земли, можно объединить в пять основных групп: 1) неупругие столкновения электронов с атомами и молекулами, при которых поступательная энергия электронов передается на внутренние степени свободы частиц среды; 2) процессы гибели электронов в реакциях прилипания и рекомбинации; 3) упругое рассеяние, при котором происходит перераспределение кинетических энергий сталкивающихся частиц; 4) потери энергии на тормозное излучение; 5) потери в плазменных процессах, имеющих коллективную природу. Рассмотрим роль отдельных каналов торможения авроральных электронов в земной атмосфере. Непосредственное сопоставление сечений столкновений с частицами среды еще не дает представления о роли различных процессов, так как важна не только вероятность столкновения, но и величина теряемой при этом энергии. Поэтому воспользуемся понятием, получившим в работе /41/ название "эффективное торможение". Под эффективным торможением ! / ( £ ) понимают произведение сечения столкновения на теряемую при столкновении энергию. Значок / включает в себя все квантовые числа, определяющие конечное состояние мишени. В иностранной литературе Lj (Е) называют "loss function", что и послужило основанием тому, что в последнее время в отечественной литературе чаще можно встретить термин "функция потерь энергии". Для возбуждения вращательных г, колебательных ѵ и электронных j уровней частицы газа имеем: к , № = ° г . , , ( Е К ^ - (2-26) где Ѵг.ѵ/Е) - сечение возбуждения соответствующего уровня, см2; Wrvj - порог возбуждения соответствующего уровня, эВ. В случае ионизации: L j z ' h }(/ + £ , <2 -27) где S(E,EJ - дифференциальное сечение ионизации, см2 эВ''; I - потенциал ионизации, эВ; Ej - энергия вторичного электрона, эВ. Для упругих столкновений электронов с нейтральными частицами максимальная оценка Ld(E) равна: Lel( E h ^ ( E ) E , (2-28) М щ е т ч М - масса электрона и нейтральной частицы соответственно. Основными газами, составляющими атмосферу Земли на высотах 90-500 км, где локализована область диссипации авроральных электронов, являются молекулярный азот, молекулярный кислород и атомарный кислород. Рассмотрим роль отдельных столкновительных каналов торможения электронов на примере молекулярного азота. На рис.2.39 приведены сечения торможения для неупругих столкновений электронов с N2. Сечения торможения для неупругого взаимодействия, приводящего к 63