Моделирование прохождения частиц космических лучей через атмосферу Земли с учетом жесткости и питч-углового распределения

Авторы
Е.А. Маурчев(1) , Ю.В. Балабин(1), А.В. Германенко(1), Б.Б. Гвоздевский(1)
Организации
(1) Полярный геофизический институт
Сессия
Теория и моделирование физических процессов
Форма представления
Устный
Текст тезисов
Ведущей задачей физики космических лучей является оценка уровня радиационного фона на всех высотах атмосферы во время вспышек на Солнце, сопровождающихся событиями возрастания скорости счета на нейтронных мониторах, называемыми GLE (Ground level enhancement). Такое явление обусловлено тем, что значение потока первичных частиц - преимущественно протонов - увеличивается вплоть до нескольких порядков в диапазоне энергий от 1 ГэВ до 10 ГэВ. В этом случае потери энергии будут проходить как через процесс прямой ионизации, так и через каскадные процессы, возникающие на больших глубинах атмосферы. В Полярном геофизическом институте был разработан программный комплекс RUSCOSMICS, одной из возможностей которого является способность получать высотные профили ионизации для заданного участка атмосферы, используя в качестве входных данных спектры первичных протонов космических лучей. Следует заметить, что методика расчета спектров, а также конусов приема и питч-угловых распределений также разработана в Полярном геофизическом институте. Немаловажной особенностью, которую следует отметить для этой работы, является то, что при моделировании взаимодействия частиц используются параллельные вычисления (на базе расчетного центра с установленным сопроцессором Intel Xeon Phi 5110 и основным процессором Intel Core i7). Такой подход позволяет расширить применяемость модели с локального участка на глобальную геометрию всей атмосферы Земли. В работе представлены результаты, полученные при использовании в качестве первичных частиц солнечных протонов в виде ионограмм на высотах от 1 км до 80 км с шагом 1 км для всех значений широты и долготы с шагом 5 градусов. Верификация модели проводилась в более ранних работах с использованием данных, полученных во время запуска шаров-зондов, на сегодня эта часть исследования продолжается, включая также в себя разработку собственной системы измерения потоков заряженных частиц.