Происхождение галактических космических лучей.

Галактические космические лучи – это изотропный поток протонов и более тяжелых ядер, приходящий из удаленных областей Галактики. Энергия частиц ГКЛ заключена в диапазоне (10⁸–10¹⁶) эВ.

При вторжении в магнитосферу Земли заряженные частицы космических лучей отклоняются геомагнитным полем, двигаясь по винтовым линиям, радиус, r, и шаг, l, которых приближенно определяются соотношениями: α

где m, q, v – масса, заряд и скорость частицы; H – напряженность магнитного поля,

α – угол между вектором скорости частицы и направлением силовой линии магнитного поля.

С учетом релятивистских эффектов, который необходим для частиц высоких энергий, и неоднородности геомагнитного поля движение частиц описывается более сложными соотношениями. Тем не менее понятно, что частицы легче всего проникают в магнитосферу в полярных областях, где угол α мал, и труднее – вблизи экватора. Частицы, преодолевшие отклоняющее действие геомагнитного поля, способны проникнуть глубоко в атмосферу, но до поверхности Земли они практически не доходят – то есть и в этом случае атмосфера обеспечивает надежную защиту.

Протоны Солнечных космических лучей, имеющие в целом более низкую начальную энергию по сравнению с частицами галактических космических лучей, теряют ее преимущественно в процессах ионизации атмосферных составляющих. Высокоэнергетические частицы ГКЛ при ядерных взаимодействиях с азотом и кислородом атмосферы инициируют каскадные процессы, конечными продуктами которых у поверхности Земли являются мюоны (μ -мезоны), электроны и в небольшом количестве нейтроны и γ -кванты. Это вторичное излучение является космической составляющей естественного радиационного фона Земли, которая сопоставима с радиационным фоном, создаваемым почвой и горными породами.

Часть нейтронов, рождающихся в ядерных взаимодействиях, до распада успевает уйти на большие высоты (нейтроны альбедо). Там при распаде нейтронов образуются электроны и протоны и захватываются геомагнитным полем. Это дополнительный механизм пополнения радиационных поясов Земли.