7.2.2. Вторичное космическое излучение

Частицы и фотоны, возникающие при взаимодействии первичного космического излучения с атомами атмосферных газов, носят название вторичного космического излучения. Частицы высоких энергий первичного космического излучения вызывают ядерные реакции расщепления с образованием нейтронов, протонов,

160

Рис. 7.1. Широтный эффект космических лучей на глубине атмосферы 50 г/см³ (Природные изотопы гидросферы, 1975)

пионов и каонов. Многие из вторичных частиц обладают достаточной энергией, чтобы вызвать новые ядерные реакции и создать новые вторичные частицы. Такие реакции носят каскадный характер и называются ливнями. Пионы распадаются с образованием мюонов и фотонов, которые, в свою очередь, вызывают новые ливни. Исходные ядерные реакции с частицами высоких энергий называются реакциями активации. При этом образуется большое количество радионуклидов. Энергия вторичных космических частиц в значительной степени расходуется на ионизацию. Средняя скорость образования в воздухе ионов равна 2,1 иона/(с · см³). Максимум ионизации достигается в период минимума 11-летнего солнечного цикла. Плотность распределения ионов связана с геомагнитным полем и зависит от широты, увеличиваясь от экватора к полюсам. Аналогичное распределение имеет и плотность нейтронного потока. В результате неоднородность интенсивности потока вторичных нейтронов и протонов в атмосфере приводит к вариациям скорости образования космогенных радионуклидов в зависимости от геомагнитной широты и высоты (рис. 7.1).

Интегральный поток нейтронов увеличивается с высотой, а затем падает из-за уменьшения плотности атмосферы и убегания нейтронов из верхних ее слоев. Скорость образования нейтронов, усредненная по всему солнечному циклу, равна 4 нейтрона/(см² · с^-1).

161