Ускорение тяжёлых ионов в солнечных вспышках и гелиосфере в рамках зарядово-согласованной модели

• Автор: Стовпюк, Марианна Фёдоровна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
СТР-
Введение
Глава 1. Ускорение космических лучей на Солнце и
в межпланетном пространстве (обзор)
1.1. Регулярный и стохастический механизмы
ускорения космических лучей
1.2. Постепенные и импульсные события солнечных частиц
1.3. Ускорение частиц на ударных волнах в гелиосфере
1.4. Экспериментальные данные по энергетическим и зарядовым
спектрам ионов, ускоренных в постепенных солнечных событиях и гелиосфере
1.5. Моделирование ускорения космических лучей с учётом изменения
заряда ионов и кулоновских потерь
Глава 2. Аналитические модели ускорения многозарядных ионов
2.1. Стохастическое ускорение тяжёлых ионов с учётом
изменения их зарядов
2.1.1. Двухуровневая модель
2.1.2. Многоуровневая модель
2.2. Трёхуровневая модель регулярного ускорения тяжёлых ионов
на фронтах ударных волн
2.3.1. Постановка задачи и её аналитическое решение
2.3.2. Приложение к задаче о формировании энергетических
спектров ионов на фронтах ударных волн
Глава 3. Ускорение ионов железа в постепенных солнечных событиях
3.1. Инжекционные зарядовые распределения и ионизационные
процессы в области ускорения
3.1.1. Ионизация электронным ударом
3.1.2. Автоионизация

3.1.3. Ионизация протонным ударом
3.1.4. Диэлектроннаярекомбинация
3.1.5. Радиативная рекомбинация
3.2. Методы решения
3.2.1. Метод сеток
3.2.2. Метод Монте-Карло
3.3. Моделирование энергетических спектров ионов с учётом
кулоновских потерь и процессов изменения заряда
3.4. Сравнение с наблюдательными данными.
Определение параметров вспышечной плазмы
Глава 4. Численная модель регулярного ускорения многозарядных
ионов ударными волнами в гелиосфере
4.1. Процессы изменения заряда ионов, ускоряемых на границе гелиосферы,
при их взаимодействии с локальной межзвёздной средой
4.1.1. Ионизация при столкновениях с атомарным водородом
4.1.2. Электронный захват из атомов водорода и гелия
4.2. Ускорение ионов аномальной компоненты космических лучей
ударной волной при наличии зарядовых переходов
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Ускорение космических лучей (КЛ), высокоэнергичных заряженных частиц, распространяющихся в межзвёздном или межпланетном пространстве, имеет электромагнитную природу. На нетепловое происхождение их спектров указывает, например, тот факт, что энергии КЛ, наблюдаемых у Земли, лежат в диапазоне от 108 эВ и выше, вплоть до ~1021 эВ, тогда как даже при температурах недр звёзд Т~109 К максимальная тепловая энергия частиц всего ~105 эВ. Экспериментальные данные в различных диапазонах энергий электромагнитного излучения свидетельствуют о таких источниках галактических космических лучей (ГКЛ), как окрестности молодых звёзд, оболочки новых и сверхновых звёзд, рентгеновские двойные системы, магнитосферы пульсаров. Существует также множество экспериментов по прямым измерениям потоков солнечных космических лучей (СКЛ), а также КЛ, ускоренных в межпланетном пространстве и на границе гелиосферы (так называемая, аномальная компонента, АК КЛ). Из внегалактических объектов - источников КЛ - можно назвать квазары, ядра активных галактик, протяжённые выбросы из радиогалактик и др.
Среди широкого спектра задач, связанных с определением свойств различных типов КЛ, следует выделить проблему формирования их зарядового состава. Действительно, до недавнего времени ускорение КЛ рассматривалось в приближении пробных частиц с неизменным в процессе набора энергии зарядом. Такое упрощение не всегда оправдано, поскольку сечения процессов ионизации и рекомбинации зависят от энергии иона, которая увеличивается со временем. Эффективность ускорения, в свою очередь, зависит от заряда самой ускоряемой частицы. Таким образом, мы приходим к необходимости рассматривать процессы ускорения и изменения зарядов самосогласованно. Причём критерием важности процессов изменения зарядов является сопоставимость их характерных времён и времён ускорения. Благодаря запуску в 1997 году американского космического аппарата АСЕ (Advanced Composition Explorer) стало возможным измерять зарядовые распределения различных элементов, ускоренных в солнечных вспышках. Так, прибор SEPICA (Solar Energetic Particles Ionization Composition Analyzer), установленный на его борту, может различать зарядовые распределения частиц в пределах одного солнечного события в интервале энергий ~0.2-Е20

зд.у

3/2+ У
3/2+ XI

Г аг
Рис. 2а,б. Области, где величина Лу>0 (верхняя штриховка) и Ау<0 (нижняя штриховка), в зависимости от соотношений между корнями у*[_ 4 (см. текст).