Ғарыштық сәулеленуінің жоғарғы атмосфера күйіне әсері


Атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы бөлшектердiң күшкiн түрiнде көбеюi нәтижесiнде сарқылмас (каскадный) ядролық нөсер қалыптасады. Бөлшектердiң энергиясы бiрнеше ондық МэВ-қа дейiн кемiгенде атмосферада ядролық нөсер өшедi. Қалған энергияны протондар ауаны иондауға жұмсайды; ядролар нейтрондарды жұту арқасында әртүрлi ядролық реакциялар жүредi, ал нөсерлi бөлшектердiң негiзгi бөлiгiн құрайтын пиондар ыдырап кетедi. Көп мөлшерде қалыптасатын фотондар мен электрондар атмосферада тез жұтылады.
Әр нейтрал пион өте тез жоғары энергиялы 2 фотонға айналады. Пиондар ашылмас бұрын Ғарыштық сәулелердiң сәулеленуi кезiнде 1935ж. К. Андерсон ашқан жаңа бөлшектер – и – мезондар, немесе мюондар зарядталған пиондардың ыдырау нәтижесiнде қалыптасады. Мюонның массасы электрон массасынан 207 есе көп, яғни пион массасынан ¾-iн құрайды. Оң және терiс зарядталған 2 түрлi мюон бар; олар u+ ж„не u- деп белгiленедi. мезонда ыдырағанда u+-мезондар, ал мезондар ыдырағанда u-мезондар қалыптасады. [1].
Пионнан айырмашылығы – мюондар ядролық өзара әсерлесулерге қатыспай энергияны тек иондауға жұмсайды екен. Сондықтан олардың жоғары өтiмдiлiк қабiлеттерi бар және де Ғарыштық сәулеленудiң қатаң компонетасын құрайды. Мюондар атмосферадан ұшып өтедi, фотондар мен аса маңызы жоқ нөсерлi бөлшектер саны құрайды. Алғашқы Ғарыштық сәулеленуден ерекше жоғары энергиялы (10^7МэВ астам) бөлек бөлшектер ғана атмосферадан өтедi.
Ғарыштық сәулелерде мюондар пиондар сияқты жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен (ұшады) қозғалады, сондықтан уақыттың релятивистiк баяулауы есебiнен өздерiнiң ыдырауынан бұрын үлкен қашықтыққа ұшып үлгередi.
Магнитосфера мен ионосфера арасындағы өзара әсерлесу 2 жолмен өтедi, бiреуiн энергиялы бөлшектердiң күшпен енуiне байланысты корпускулалық деп, ал екiншiсiн – электр өрiстерi мен көлденең токтарды тасымалдауға байланысты толқындық деп атауға болады. Алдымен бiрiншiсiн қарастырайық.
Геомагниттiк өрiстiң күш сызығында қарпылған кейбiр протондар мен электрондардың атмосферада 100км астам биiктiкте айналық нүктелерi болады. Атмосфераға енетiн бөлшектер, атмосфераның атомдары және молекулаларымен соқтығысып, энергиясын нейтрал атомдар мен молекулаларға бередi (Энергиялы зарядталған бөлшектердiң L-ң жоғары мәнiмен (мысалы, L>5) сипатталатын аумақта) магнитосфераның энергиялы зарядталған бөлшектердiң L-ң жоғары мәнiмен (мысалы, L>5) сипатталатын аумақта негiзгi ағыс болып атмосфера саналады.
1. Brooks C.E.P. The relations of solar and meteorological phenomena - A summary of the literature from 1914 to 1924 // First Report of the Commision for the study of solar and terrestrial relationship. Paris: ICSU, 1926. P. 66.
2. Hammond A.L. Research progress on a broad front, earth and planetary science//Science. 1973. V. 182. P. 1329.
3. Bryson R.A. A perspective of climatic change // Sciem 1974. V. 184. P. 753.
4. PittockA.B. A critical look at long-term sun-weather i lationships // Rev. Geophys. 1978. V. 16. P. 400.

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 8 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге




РЕФЕРАТ
ҒАРЫШТЫҚ СӘУЛЕЛЕНУІНІҢ ЖОҒАРҒЫ АТМОСФЕРА КҮЙІНЕ ӘСЕРІ
1. Мәселенiң түбегейлі қойылымы
Атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы бөлшектердiң күшкiн түрiнде көбеюi нәтижесiнде сарқылмас (каскадный) ядролық нөсер қалыптасады. Бөлшектердiң энергиясы бiрнеше ондық МэВ-қа дейiн кемiгенде атмосферада ядролық нөсер өшедi. Қалған энергияны протондар ауаны иондауға жұмсайды; ядролар нейтрондарды жұту арқасында әртүрлi ядролық реакциялар жүредi, ал нөсерлi бөлшектердiң негiзгi бөлiгiн құрайтын пиондар ыдырап кетедi. Көп мөлшерде қалыптасатын фотондар мен электрондар атмосферада тез жұтылады.
Әр нейтрал пион өте тез жоғары энергиялы 2 фотонға айналады. Пиондар ашылмас бұрын Ғарыштық сәулелердiң сәулеленуi кезiнде 1935ж. К. Андерсон ашқан жаңа бөлшектер - и - мезондар, немесе мюондар зарядталған пиондардың ыдырау нәтижесiнде қалыптасады. Мюонның массасы электрон массасынан 207 есе көп, яғни пион массасынан (34)-iн құрайды. Оң және терiс зарядталған 2 түрлi мюон бар; олар u+ ж„не u- деп белгiленедi. мезонда ыдырағанда u+-мезондар, ал мезондар ыдырағанда u-мезондар қалыптасады. [1].
Пионнан айырмашылығы - мюондар ядролық өзара әсерлесулерге қатыспай энергияны тек иондауға жұмсайды екен. Сондықтан олардың жоғары өтiмдiлiк қабiлеттерi бар және де Ғарыштық сәулеленудiң қатаң компонетасын құрайды. Мюондар атмосферадан ұшып өтедi, фотондар мен аса маңызы жоқ нөсерлi бөлшектер саны құрайды. Алғашқы Ғарыштық сәулеленуден ерекше жоғары энергиялы (10^7МэВ астам) бөлек бөлшектер ғана атмосферадан өтедi.
Ғарыштық сәулелерде мюондар пиондар сияқты жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен (ұшады) қозғалады, сондықтан уақыттың релятивистiк баяулауы есебiнен өздерiнiң ыдырауынан бұрын үлкен қашықтыққа ұшып үлгередi.
Магнитосфера мен ионосфера арасындағы өзара әсерлесу 2 жолмен өтедi, бiреуiн энергиялы бөлшектердiң күшпен енуiне байланысты корпускулалық деп, ал екiншiсiн - электр өрiстерi мен көлденең токтарды тасымалдауға байланысты толқындық деп атауға болады. Алдымен бiрiншiсiн қарастырайық.
Геомагниттiк өрiстiң күш сызығында қарпылған кейбiр протондар мен электрондардың атмосферада 100км астам биiктiкте айналық нүктелерi болады. Атмосфераға енетiн бөлшектер, атмосфераның атомдары және молекулаларымен соқтығысып, энергиясын нейтрал атомдар мен молекулаларға бередi (Энергиялы зарядталған бөлшектердiң L-ң жоғары мәнiмен (мысалы, L5) сипатталатын аумақта) магнитосфераның энергиялы зарядталған бөлшектердiң L-ң жоғары мәнiмен (мысалы, L5) сипатталатын аумақта негiзгi ағыс болып атмосфера саналады.
Басып кiру кезiнде зарядталған бөлшектер атмосфераның атомдары мен молекулаларының бiрқатар серпiмдi және серпiмсiз соқтығыстарымен сыналады. Олар энергиясын бiртiндеп жұмсайды: а) ауаның нейтрал бөлшектерiн иондау мен қоздыруға және б) кулондық өрiсте атомдық ядроларды үдеткендей (рентген сәулеленуiнiң тежелуi) сәулелену энергиясына. Төмен энергиялы бөлшектер үшiн (яғни электрондар энергиясы 1МэВ болатын) энергияны жоғалтудың екiншi құбылысы жоқ, бiрақ энергиялы бөлшектердi жанама зерттеу үшiн бұл құбылыста тудырылатын рентген сәулелерiн қолдануға болатындықтан оның әсерi өте маңызды. [1].
Құбылыстың иондалу емн жоғарғы атмосферада қозу салдарын жоғарғы атмосфераның диэлектрлiк тұрақтысының және бұл аумақтардан оптикалық сәулеленудiң өзгерiсiмен зерттеуге болады. Бүкiл магнитосферада сақталған барлық энергиялық электрондардың жалпы энергиясынан асатын қозу үшiн энергия қажет ететiн оптикалық полярлы жарқыраулар бақыланады. Басқасынан бөлек атмосфераның әсерлiлiгi энергиялық бөлшектер үшiн ағыс сияқты болатындығын дәлелдейдi.
Жоғарғы атмосферадағы бөлшектердiң әртүрлi құбылыстарда соқтығу әсерiн зерттеу үшiн жоғарғы атмосферадағы бөлшектер энергиясының диссипациясының пайда болуын бiлу керек. Одан басқа жоғарғы атмосферада иондау бөлшектерiнен болатын жүйелi емес морфологияның толық жете әсерi бөлшек ағынының уақытша вариациясын жақсы түсiнуге қабiлеттiлiк жасайды.
Әртүрлi энергиялы протондар электрондардың келтiрiлген ену тереңдiгi 4-сур. көрсетiлген, бөлшектердiң төгiлуi статистикалық процесс болғандықтан, шындығында ену тереңдiгi барлық бөлшектер үшiн бiрдей бастапқы шарттармен тұрақты емес. 4-суретте келтiрiлген мәндердi серпiмсiз соқтығыс кезiнде бөлшектер атмосфераға вертикаль түрде өтедi деген болжаумен энергияның көп бөлiгi жұтылғандағы орташа биiктiктер деп қарастыру керек.
Ену тереңдiгi маңызды дәрежеде энергияға тәуелдi болғандықтан, бөлшектiң энергетикалық спектрiнiң түрлi аудандары атмосфераның түрлi қабаттарына ықпалын тигiзедi. Энергиясы 10кэВ пен 200кэВ астам электрондар мен протондар ғана сәйкесiнше 100км-ден төмен өтiп D аумағын иондауы мүмкiн, ал F аумағы энергиясы жүздеген эВ бөлшектер арқылы иондалады.
Ендiктiң үлкеюiмен электрондар мен протондардың энергетикалық спектрi жұмсарады. Сондықтан орташа ендiктерге қарағанда, полярлық аумақтарда үлкен бойлықта иондауға басып кiретiн бөлшектердiң кiрiсi орынды. Орташа ендiктерде бөлшектердiң шашырауы тек D аумаққа әсер ететiн болу керек. Полярлы шұғыла зонасында кейбiр дәрежеге дейiн D және F аудандарының иондалуы бөлшектермен көтермелегенде, қалыпты жағдайда поляр төбедегi басып кiретiн бөлшектер ионосфераның тек жоғарғы бөлiгiн иондайды. Спорадикалы иондалу, әсiресе полярлы аумақтарда, күннен пайда болған жоғары энергиялы протондардың кей уақытта D аумағының төменгi бөлiгiнде иондалудың маңызды күштiлiгiн болдырумен бұл суреттi өзгерте алады.

1 сурет. Бөлшектердің Жер атмосферасына вертикаль бағытпен кіргендегі ену тереңдіктері

2.Электрондар
Энергияның шығындары және шашырау. Ауа молекулаларымен серпiмсiз соқтығысу нәтижесiнде жоғарғы атмосфераға өтетiн жігерлі электрон бiртiндеп өзiнiң W энергиясын жоғалтады. Жігерлі электрондар үшiн (яғни W500эВ) 1 серпiмсiз соқтығыстың орташа жоғалту энергиясы 90 эВ жуық. Бұл энергия тағы 2 атомды иондау үшiн жеткiлiктi жоғары энергиямен бастапқы атомнан ыршып шығатын байланысқан электронға берiледi.
Жоғарғы атмосферада орта атомдық нөмiр 7,3 тең болғанда оттегi мен азот молекулаларының қатынасы 3:7 құрайды. Одан басқа, 2 атомды молекуланың шашырауының қимасы 1 атомның қимасынан екi есе көп („р уақытта дұрыс болмайды) деп болжайды. [2]. Ауадағы энергияны жоғалту жылдамдығы 1-суретте көрсетiлген. Осы мәлiметтер бойынша берiлген W энергиямен электронның қалдықтың жүрiп өтуiн төмендегi формуламен анықтау орынды деуге болады
. (1)

2 сурет. Ауадағы электрондар энергияларының сипаттауыш шығындары.
Егер серпiмдi соқтығудан болған электронның траекториясының ауытқулары мәнсiз болса, (1) формуладан толық өту тереңдiгiн анықтау оңай. Бiрақ электронның траекториясының түзу сызықтан қатты өзгешелiгi бар, сондықтан жалпы жағдайда бұл есептi шығару аналитика жағынан өте қиын, тек бiрнеше сандық шығарылуда электрондардың күрделi қозғалысының әсерлерi толық ескерiлген.
Электронның траекториясының ауытқулары негiзiнен атмосфера атомдарымен серпiмдi соқтығысумен шартталған (яғни кулондық шашыраумен). Серпiмдi және серпiмсiз соқтығулардың қимасы бiрнеше кэВ астам энергияларға дейiн жеткiлiктi мәлiм. Онда электрон жоғалту энергиясы 1кэВ-қа жетпей жуықтап алғанда 100 серпiмдi соқтығысудан өтуi тиiс. Егер әр серпiмдi соқтығуда орташа шашырау бұрышы аз болғанмен бастапқы энергиясы 50кэВ жуық болса да, өз қозғалысының алғашқы бағытын тоқтамас бұрын "ұмытады". Барлық есептеулер атмосфераның горизонталь стратификациясы мен геомагнит өрiстердiң күш сызықтарының вертикаль орналасу (жоғарғы ендiктердi жеткiлiктi жақсы орындалатын) болжамдарына негiзделген.
Бiрiншi электронның траекториясын анықтайды. а) келесi серпiмдi немесе серпiмсiз соқтығысуға дейiн өтетiн - шашырауды және б) соқтығудан кейiнгi қозғалыс бағытын беретiн 3 еркін параметрдi таңдайды.
а) Алғашқы электрон өз энергиясы түгел жұмсамайынша немесе б) электрон атмосферадан альбедо электроны сияқты кетпейiнше құбылыс жалғаса бередi. Статистика бойынша сенiмдi нәтиже алу үшiн алғашқы электрондардың жеткiлiктi көп санын, 10000 астам, қарастыру қажет.
Энергиялы электрондардың атмосферамен қайта шашырауы. Альбедо электрондары жоғарғы атмосфераның иондалуына елеулi кiрiс әкелмейдi, сондықтан атмосфера бетiндегi бөлшектер ағыны мен ионосфералық құбылыстарды мөлшерлi салыстыру үшiн басып кiретiн электрондардың қай бөлiгi атмосферамен шағылатынын бiлген дұрыс. Шағылу коэффициентi энергияға елеулi тәуелдi емес [3]. Дегенмен альбедо электрондары үшiн энергияның орташа жоғалуы алғашқы numr-бұрыштары 30 және 80[0] электрондар ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Ғарыштық сәулеленудiң жер озоносферасына әсерi
Атмосфера және атмосфера ауасының ластануы
Ғарыштық сәулеленудің көмегімен атмосфераның жоғарғы қабаттарының қасиеттерін зерттеу
Иондаушы ғарыштық сәулелер
Күннің ғарыштық сәулелері
Атмосфера - жердің ауа қабаты
Атмосфера жайлы
«Жоғарғы температураның үй қояндарының ph көрсеткішіне әсері»
Атмосфера құрамы
Ауа және атмосфера
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь