БЛАГОДАРНОСТЬ. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 18-77-10018.      Данный раздел сайта посвящен публикации результатов моделирования прохождения протонов солнечных космических лучей (СКЛ) и ядер с Z>2 галактических космических лучей через атмосферу Земли. В первом случае как входной параметр для источника частиц использовались полученные по уникальной методике, разработанной в ПГИ, дифференциальные энергетические спектры разного типа (рис. 1). Во втором случае - спектры ядер, полученные из ГОСТ (рис. 2).   Рисунок 1. Дифференциальные энергетические спектры протонов первичных СКЛ, полученные по данным сети наземных станций НМ, используемые как входные параметры для расчета скорости ионообразования в атмосфере Земли во время события GLE42 (А) и GLE44 (Б).    Рисунок 2. Спектры различных частиц галактических космических лучей (ядер кислорода, углерода, азота, протонов), используемые как входные значения для параметризации функции плотности распределения вероятности генератора случайных чисел, лежащего в основе модельного источника частиц.      В представленной работе производились расчеты прохождения протонов первичных солнечных космических лучей (СКЛ) с энергетическим спектром, соответствующим событиям GLE42 и GLE44 и ядер тяжелых элементов ГКЛ через атмосферу Земли. В первом случае спектры были получены путем решения обратной задачи по данным сети нейтронных мониторов с применением уникальной методики, разработанной в ПГИ г. Апатиты. Согласно ей, спектр протонов первичных СКЛ состоит из двух компонент, быстрой и медленной, для каждой из которых дается соответствующее выражение:   JPC = J0∙exp (-E/E0) JDC = J1∙E-γ,   где J0, E0, J1, γ – коэффициенты, отличающиеся в зависимости от номера события GLE. Параметры, используемые для расчетов, проводимых в рамках представленной работы, указаны в таблице:   Таблица. Параметры дифференциальных энергетических спектров протонов СКЛ для событий GLE42 и GLE44, полученные при помощи данных сети станций НМ и используемые как входные параметры при создании функции плотности вероятности генератора первичных частиц модуля RUSCOSMICS.      Во втором случае спектр ядер описывается формулой, взятой из ГОСТ 25645.124-85. Группа средних ядер галактических космических лучей. Энергетические спектры:   где Z и A – заряд и массовое число соответственно, E – кинетическая энергия ядра, D, B, C, α, E0 – параметры, зависящие от фазы 11-летнего цикла, γ = 3,6 и 4,4 для кислорода и азота соответственно.   Атмосфера Земли моделируется в форме «плоской» геометрии, т.е. в виде столба воздуха с распределением ее физических параметров по высоте (например, элементы в количестве 5 % от общей массы в каждом слое), значения получаются при помощи NRLMSISE-00. Источник первичных частиц реализуется при помощи класса, в который встроен парсер для чтения файлов данных и обработчик для создания необходимой функции плотности вероятности, соответствующей энергетическому спектру первичных КЛ. Высота расположения составляет 80 км, а вектор скорости потока направлен перпендикулярно верхней плоскости столба воздуха. Моделирование взаимодействия частиц с веществом было выполнено при помощи стандартного набора моделей, реализованных в пакете разработки программ GEANT4 и выбранных согласно требованиям поставленной задачи. Для накопления, обработки и вывода информации о характеристиках потока вторичных КЛ использовался собственный программный код для создания детектирующих объемов, расположенных на заданных высотах (рис. 3 и рис. 4).     Рисунок 3.  Иллюстрация трекинга трех разных моделирований прохождения протонов КЛ c разной начальной энергией через атмосферу Земли.     Рисунок 4.  Иллюстрация трекинга трех разных моделирований прохождения КЛ через атмосферу Земли, для которых в качестве первичной частицы задаются протон, ядро углерода и ядро кислорода. Хорошо видно, что в том случае, когда ядро с Z>2 в первичных ГКЛ имеет энергию E>1 ГэВ на нуклон, в каскаде присутствует больше вторичных частиц по сравнению с аналогичным результатом для единичного протона с такой же энергией.     В результате моделирования прохождения протонов СКЛ через атмосферу Земли, их взаимодействия с окружающим веществом и последующего развития каскадов были получены соответствующие кривые скорости ионизации в зависимости от высоты для географических координат 65.57 N, 33.39 E и значения жесткости геомагнитного обрезания Rcutoff = 0.65 GV (рис. 5). Выявлены положения максимума профиля ионизации высокоширотной атмосферы в зависимости от формы спектра первичных протонов солнечных космических лучей.   В результате моделирования прохождения ядер кислорода и азота ГКЛ были получены стандартные высотные профили потоков вторичных частиц, а также скорость ионизации  (рис. 6). Основной целью проведенной работы является количественная оценка вклада ядер элементов с Z>2 в скорость образования ионов в нижней атмосфере для области высоких широт. Моделирование показало, что в абсолютной величине скорости ионизации имеется прирост начиная от высот в 30 км (в 2-3 раза), принимающий значительную величину на 70-80 км (до двух порядков). Увеличение потока вторичных частиц в полтора - два раза наблюдается на протяжении всех высот. Предположительно, такое различие профилей обусловлено большим числом образующихся гамма-квантов. Таким образом, можно говорить о влиянии тяжелых ядер на скорость ионообразования в средней мере, однако стоит предполагать, что если поток этих частиц увеличится, то вклад будет весьма существенным.          Рисунок 5.  Высотные профили скорости ионизации атмосферы Земли частицами КЛ во время события GLE № 42 (А) и GLE № 44 (Б) в случае медленной и быстрой компонент. Данные получены путем моделирования процессов при помощи программного комплекса RUSCOSMICS.        Рисунок 6.  Высотные профили потоков вторичных частиц (А) и скорости ионизации вещества атмосферы Земли (Б), полученные в результате моделирования прохождения ядер первичных ГКЛ через атмосферу Земли.       НА ГЛАВНУЮ НАЗАД К ГКЛ