Введение к работе
Актуальность проблемы. Взавмодействяе потоков заряженных частиц с газовой средой является одной яз фундаментальных проблем фяэякя плазмы, астрофизики в фвзвкв околоземного косняческого пространства. Высокошяротная аоносфера Землв, подверженная непрерывному воздействаю потоков энергичных частиц магнятосферного а солнечного происхождения, представляет собой природную лабораторию, позволяющую в полном объеме исследовать процессы взаамодействня заряженных частиц с окружающей средой. Вторгающиеся в ионосферу частицы инициируют сложный комплекс физико-химических процессов, одним аз проявлений которых являются полярные саянвя. Комплексное асследованяе полярных сияний, которые являются своеобразной "визитной карточкой" сложных явлений. происходящих в ионосфере, в кагнвтосфере Земли.'- представляет собой эффективное экспериментальное средство изучения околоземного космического пространства.
Процессы, происходящие в полярной ионосфере, во многом определяют а состояние ионосферы на. всех швротах. Контроль в прогноз состояния ионосферы являются одной яз ключевых частей проблемы глобального контроля и прогноза состоянхя экосистемы Землв. Для повыше на я ах эффективности необходамо понимание физика процессов в ах количественное описание, т. е. построение фазаческой моделв полярной ионосферы. Одним из ключевых моментов такой моделв является модель взаимодействия потоков авроральных электронов с верхней атмосферой Земли.
Практическая ценность.
Разработанная в диссертация модель переноса авроральных электронов в аткосфере Земли я полученные результаты являются основой для создания комплекса средств дистанционной диагностика высокошвротной ионосферы и магнитосферы как наземными, так и космвческамв оптаческамя средствами.
Данная модель также представляет собой одну яз составных частей глобальной математической модели нагнатосферно-воносферной системы Землв, , созданве которой необходамо с целью контроля а прогноза состояния земной экосистемы.
Результаты, полученные в данной работе, являются теоретяческой
основой для постановка ахтавких экспериментов в воносфере.
Целью диссертационной работы является построение математической иодела перекоса авроральных электронов в атмосфере Земли, адекватно! реальный условиям, в всследование на ее основе:
- интегральных характеристик переноса ( пространственное распределение
выделившейся в атмосфере энергии электронов, интегральные пробега,
альбедопотокв);
эволюции энергетического спектра в питч-углового распределения потока электронов по мере проникновения его в поглощающую среду;
- влнянвя дипольного магнвтяого поля Земля на характервстакн переноса
авроральных электронов.
На защиту выносятся:
1. Трехмерная математическая модель переноса электронов с начальники
энергяямв 0.09 - 50 кэВ в атмосферных газах в атиосфере Земли при
учете дапольноста геомагнитного поля, реализованная на основе метода
Монте-Карло в рамках схемы индивидуальных соударений.
-
Зависимость между начальними параметрами потока электронов и интегральными характеристиками переноса в атмосферных газах.
-
Завасамость функции диссипации энергаа электронов от начальной энергвв а углового распределения частиц в всточннке.
-
Результаты анализа рода электронов вонязацноняного каскада в формвроваиав энергетического спектра в углового распределения потока электронов в различных диапазонах энергий.
5. Результаты анаявза особенности энергвтаческого спектра электронов в
-диапазоне энергий 10-100 эВ.
Б. Результаты анализа влаяняя дапольноста магнатяого поля Земли на характеристики переноса авроральных электронов.
Научная новизна
Впервые построена трехмерная модель переноса авроральных электронов в трехкомпоиентяон (К , О и О) атмосфере Земля, учитывавшая дипольний характер магнитного поля.
Получена функция диссипации энергии электронов с начальными энергиями 0.09 SO кэВ а газовых средах для различных угловых распределений в источнике.
Исследована роль электронов ионизационного каскада в формировании энергвтаческого спектра а углового распределения потока авроральных электронов.
Исследована роль столкновнтелъных процессов торможения электронов в формировании особенностей энергетического спектра авроральных электронов в интервале энергий 10 - 100 эВ.
Исследовано влияние дипольного магнитного поля Эекл* на сарактеристики переноса авроралькых электронов.
Реализация работы. Результаты, полученные в диссертации, іспользовались при создании гвлюгеофнзнческои службы Госкокприроды ;сср, при разработке модели фонового оптического излучения ГОН, а также при выполнении работ по тенан НИР ПГИ.
Апробация. Результаты исследований представлялись на международно! ассамблее МАГА в г. Ванкувере /Канада, 19S7/, на международных конференциях по оптическим методам исследования атмосферы в г. Тромсе /Норвегия, 1990 г. / и г. Кируне /Швеция, 1991/, на международно! конференцій "Оптические эмиссии' средней и верхней атмосферы" в г. Стара Загора /Болгария, 1989/, на всесоюзном семинаре по математическому моделированию ионосферы в г. Ростове-ка-Дону /1988/, на семинарах ПГИ.
Публикации. По теме, диссертации опубликовано 8 работ.
Диссертация состоит из* введения, четырех глав, заключения и приложения. Диссертация содержит 85 страниц машинописного текста, 47 рисунков. 7 таблиц, библиографию из 63 наименований и приложение на 14
страницах.