Полная версия

Главная arrow Экология arrow Влияние вторичных нейтронов космических лучей на тропосферу и биосферу Земли: эколого-экономический аспект

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ПЕРВИЧНЫЕ ГАЛАКТИЧЕСКИЕ КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ

Основные сведения о космических лучах

Под космическим излучением будем понимать высокоэнергетичный поток заряженных и нейтральных частиц на границе атмосферы (100 км) со средней энергией 10 -10 эВ [26, 31, 33-34]. Космические лучи классифицируются по их происхождению: метагалактические, галактические, солнечные, лучи в межпланетном пространстве. Основной состав галактических космических лучей (рис. 1.) подразделяется на протоны (92 %), альфа-частицы (7 %), релятивистские электроны (1 %), тяжелые и легкие ядра (< 1 %). Ядра, в свою очередь, подразделяются на следующие группы: легкие ядра L с зарядом 3^-5, средние ядра М с зарядом 6^-9, тяжелые ядра с зарядом > 10, очень тяжелые ядра VH с зарядом > 20 и самые тяжелые ядра SH с зарядом > 30 (< 1 %). Поток галактических космических лучей имеет высокую изотропию, т. е. интенсивность галактических лучей одинакова по всем направлениям. Из рис. 1 видно, что химический состав ядер космических лучей фактически совпадает с химическим составом Метагалактики, однако относительное содержание элементов группы L (Li, Be, В) больше на 5-6 порядков.

По мере прохождения земной атмосферы первичные космические лучи теряют энергию и генерируют вторичное излучение, так что лишь немногие частицы достигают поверхности Земли.

Исследование космических лучей представляет большой интерес для астрофизики и космологии. Распространение и генерация космических лучей несет основную информацию о различных физических процессах в ме- тагалактическом пространстве. Галактические космические лучи играют важную роль в нашей Галактике и во Вселенной: плотность их энергии сравнима с плотностью кинетической энергии плазмы, магнитных полей и светового излучения звезд. Свойства космических лучей существенно зависят от их положения в Галактике. При приближении к звездам их энергетический спектр (рис. 2, 3) и ядерный состав сильно изменяются, особенно в низкоэнергетичной области - < 1 ГэВ. В области низких энергий поток космических лучей изменяется в десятки раз во время максимальной солнечной активности. Поэтому не имеет смысла рассуждать о средних значениях интенсивности, энергетического спектра, ядерного состава низкоэнергичных космических лучей.

Особый интерес представляет проблема происхождения космических лучей сверхвысоких энергий (до 10 эВ). В настоящее время данная проблема пока не имеет удовлетворительного решения. Предполагается, что космические лучи сверхвысоких энергий имеют метагалактическое происхождение, так как галактическое магнитное поле не в состоянии удерживать длительное время лучи такой энергии, и коэффициент анизотропии для них достигает 21%. Источниками генерации космических лучей сверхвысоких энергий являются, по всей видимости, квазары. Механизм распространения космических лучей сверхвысоких энергий пока остается загадкой. Дело в том, что в процессе распространения космических лучей взаимодействие с веществом ограничивает верхнюю границу возможной энергией 1019 эВ - предел Грейзена-Кузьмина-Зацепина [35,36], но внегалактические космические лучи обладают энергией в 100 раз большей. Наличие данного эффекта было подтверждено наблюдениями обсерватории Пьера Оже в марте 2009 г. на уровне значимости более 20а, результаты были опубликованы в 2012 г. [37].

Относительный химический состав галактического потока космических лучей на границе верхней атмосферы [26]

Рис. 1. Относительный химический состав галактического потока космических лучей на границе верхней атмосферы [26]

В настоящее время физика космических лучей подразделяется на космофизический и ядерно-физический аспекты. Они, в свою очередь, подразделяются на три направления: астрофизику высоких энергий и физику элементарных частиц. На базе этих основных направлений сформировалось новое направление astroparticle physics.

1. Первичные галактические космические лучи

Основные компоненты галактических космических лучей [26]

Рис. 2. Основные компоненты галактических космических лучей [26]

Энергетический спектр галактических космических лучей [26]

Рис. 3. Энергетический спектр галактических космических лучей [26]

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>