Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Перенос протонно-водородных пучков в атмосфере Земли Козелов, Борис Владимирович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Козелов, Борис Владимирович. Перенос протонно-водородных пучков в атмосфере Земли : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 04.00.22 / Гос. ун-т.- Санкт-Петербург, 1993.- 9 с.: ил. РГБ ОД, 9 93-3/707-9

Введение к работе

Актуальность проблеми.

Теоретическое описание взаимодействия потоков энергичных частиц с газовой средой является одной из фундаментальных проблем физики плазмы, астрофизики и физики околоземного космического пространства. Известно, что высокоширотная ионосфера Земли-подвергается непрерывному воздействию потоков энергичных частиц солнечного и магнитосферного происхождения. D большинстве случаев высыпания протонов являются фонон для более интенсивных высыпаний электронов. Однако в ряде случаев (например, в вечернем секторе авроралыюй зоны) имеют место чисто протонные высыпания.

Высыпавшиеся в ионосферу потоки энергичных частиц вызывают целый ряд физико-химических процессов, причем процессы, происходящие в полярной ионосфере, во многом определяют состояние ионосферы на чсех широтах. Таким образом, построение физической модели полярной ионосферы необходимо для решения задач, связанных с контролем я прогнозом состояния ионосферы, а также всей экосистемы Земли. Одной из ключевых частей такой модели является нодель взаимодействия потоков высыпающихся частиц с верхней атмосферой Земли.

Несмотря на многолетние исследования, в литературе существует ряд противоречий в результатах, полученных при теоретической рассмотрении прохождения протонно-водородных потоков как в атмосферо, так и в одвородиои газе. Как наиболее принципиальные, ножно выделить следующие вопросы:

- возможно ли ввести для р-Н пучков стандартну» (не зависящую от
энергии) нормированную функцию распределения выделившейся
энергии;

- имеет ли зависимость энергетических затрат на образование
ионно-электронной пары ог начальной энергии частиц для пучков
протонов в атмосферных газах принципиальные отличия от подобной

- г -

зависимости для пучков электронов*.

Особое место занимает вопрос о влиянии геомагнитного поля, на характеристики переноса р-Н потоков в атмосфере. Известно, что вследствии процессов перезарядки, часть своей траектории в аткосфере р-Н частица пролетает в виде нейтрального атома водорода, и на этих участках траектории магнитное поле на частицу на действует. Поэтону траектории р-Н частиц в агносфере чрезвычайно усложняются, что находит отражение в характеристиках переноса. Однако, последовательного исследования влияние магнитного поля на характеристики переноса р-Н пучков в атмосфера Земли до сих пор сделано не было.

Цель» диссертационной работы является построение

математической модели переноса р-Н пучков в газовых поглотителях и исследование на ее основе :

- пространственного распределения выделенной пучком энергии в однородном газе;

влияния магнитного поля Земли на основные характеристики переноса р-н пучков в атмосфере: пространственное распределение выделенной энергии, альбадо-потокн, зарядовый состав пучка;

влияния эффектов расилывания-фокусировки р-н пучка в

магнитном поле Земли на пространственные распределения скорости выделенния энергии и скорости ионизации в зоне протонного высыпания.

В диссертации выносятся на защиту следующие положения:

1. Реализация алгоритма метода Монте-Карло в рамках схемы
индивидуальных столкновений для моделирования трехмерной задачи
переноса протонно-водородных пучков с Начальными энергиями от 1
кзВ до 1 Нов в атмосфере Земли с учетом дипольности
геомагнитного поля.

  1. Поведение функции энерговыделения при прохождении р-Н пучка в однородном молекулярном азоте и в атмосфере Земли в зависимости от начальной энергии в пучке и от наличия магнитного поля.

  2. Особенности расплывания-фокусировки р-Н пучка в атмосфере при наличии магнитного поля.

  3. Зависимость между начальными параметрами протонного пучка и величиной альбедо-потока при прохождении в атмосфере.

5. Упрощенный алгоритм для расчета пространственного

J - з -

распределения скорости энерговыделения и скорости

новообразования а зоне чисто протонного высыпания.

Реализованный в диссертации алгоритм базируется на данных лаботаторных измерений и теоретических расчетов сечений столкновительных реакций протонов, .атомов водорода и отрицательных ионов водорода с Ы„, 0_ и 0, опубликованных за период 1960-1991 гг.

Научная новизна.

Впервые получены высотные зависимости эффективных радиусов р-Н пучков на всем пути их прохождения в атмосфере Земли с магнитным полен.

Впервые исследовано влияние магнитного поля Земли на высотныэ распределения выделившейся энергии и зарядовый состав в р-Н пучке.

Впервые проведен анализ влияния поперечного расплывания р-Н пучка на скорость ионизации и пространственное распределение электронов в зоне чисто протонного высыпания на высотах 100-200 км.

Практическая ценность.

Полученная в диссертации база данных по сечениям рассеяния протонов и атомов водорода на основных атмосферных составляющих, разработанная модель переноса протонно-водородных пучков в атмосфере Земли, а также полученные результаты расчетов, являются теоретической основой для создания комплекса средств дистанционной даапгосгяки высокоширотной ионосферы как наземными, так и космическими средствами.

Разработанная модель перекоса протонно-водородных пучков в . атмосфере представляет собой одну из составных частей глобальной математической модели магнитосферно-ионосферной системы Земли, создание кохорой необходимо с цель» контроля и прогноза состояния околоземного космического пространства. Полученные в данной работе результаты являются основой для постановки активных экспериментов в ионосфере.

- 'і -Реализация работы.

Результаты исследований вошли в ряд научных отчетов Полярного Геофизического института ЫШ РАН.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 9 работ. Результаты, составляющие основу представленной работы, изложены в работах [1-5).

Лппробацня,

результаты исследований доложены на международных конференциях и симпозиумах 6-S3. на сенинарах ПГИ.

Объем и структура работы.

диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 115 страниц машинописного текста, 7S рисунков, 14 таблиц, библиографию из 152 наименований.