Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
21. ДИФФУЗИЯ И УДЕРЖАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В ГАЛАКТИКЕ21.1. ДИФФУЗИЯ ПРОТОНОВ И ЯДЕР КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙПостепенно у нас накапливаются свидетельства того, что космические лучи диффундируют в Галактике. Перечислим те свойства космических лучей, которые мы хотим объяснить в рамках единой модели, если это окажется возможным. 1. Средняя толща вещества, которую проходят ядра космических лучей. Проведенные в п. 20.2.2 расчеты показывают, что, как правило, космические лучи должны проходить в среде расстояние, на котором набирается всего приблизительно
Принимая стандартное для галактического диска значение Тем не менее эти оценки дают прямое свидетельство диффузионного характера движения космических лучей. Если принять, что характерный размер Галактики, скажем, Отметим здесь неявно использованное в нашем анализе допущение о том, что регистрируемые космические лучи образовались в нашей Галактике. Мы еще не доказали этого, однако посвятим подробному обсуждению вопроса о галактическом или внегалактическом происхождении космических лучей гл. 23. А пока просто отметим, что приведенная выше аргументация зависит от выбранной модели. 2. Изотропия космических лучей. Если бы космические лучи свободно уходили из Галактики, их распределение по небу было бы сильно анизотропным, причем наибольший поток мы бы принимали с направления на центральные районы Галактики. Это противоречит высокой степени изотропии космических лучей с энергией порядка Эти наблюдения, очевидно, объясняются диффузионным характером движения частиц, примерно таким же, как в уже обсуждавшемся случае космических лучей в межпланетной среде. Следует предположить, что космические лучи эффективно рассеиваются либо на неоднородностях магнитного поля, либо на возбуждаемых ими самими волнах (разд. 21.4). Таким образом, можно попытаться применить модель изотропной диффузии для описания движения частиц в галактическом диске. В этом случае частицы должны успевать выйти из Галактики приблизительно за 106 лет, причем за это время им нужно пройти расстояние, равное полутолщине диска, т.е. около
Если
Переходя к средней длине свободного пробега X, получим
Рис. 21.1. Иллюстрация к однородной модели удержания космических лучей. межзвездная среда значительно более спокойна, чем межпланетная среда, иначе космические лучи совсем не могли бы распространяться на большие расстояния. Для каждой модели диффузии частиц космических лучей можно определить степень изотропии ожидаемого потока. Легко показать, что скорость космических лучей должна быть равна
Поэтому, если бы мы находились на краю галактического диска, то ожидаемая скорость диффузии около Тем не менее есть некоторые соображения, не позволяющие непосредственно применить упомянутый верхний предел на анизотропию к данному варианту теории. Во-первых, мы находимся не на краю Галактики, где ожидается максимальный поток космических лучей, а довольно близко к центральной плоскости, там, где градиент концентрации частиц, вероятно, меньше, чем у края диска. Во-вторых, диффузионная модель приводит к гауссову распределению частиц по пройденным расстояниям, а это отнюдь не делает ее удобной в приложениях. Альтернативный способ описания диффузии космических лучей дает однородная модель (модель протекающего сосуда), которая приводит к экспоненциальному распределению по пройденным расстояниям. Согласно этой модели, космические лучи свободно диффундируют внутри диска, отражаясь от его границ (рис. 21.1). Если допустить, что частица, подойдя к границе, с некоторой вероятностью может просочиться наружу, то распределение частиц по пройденным расстояниям станет экспоненциальным:
Здесь
|
1 |
Оглавление
|