Разделы: Физика
Размещена 10.02.2026.
Просмотров - 125

ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТОВ 6D ФИЗИКИ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НУКЛОНОВ ВТОРИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И РАДИАЦИОННОЙ ДОЗЫ ПРИ АВИАПЕРЕЛЕТАХ

Cалагаева Анжелика Валериевна

кандидат технических наук

КНЦ СО РАН

научный сотрудник, МНИЦЭСО

УДК.53.043

Введение

В настоящее время появились новые результаты по исследованию 6D физики [1-5], в которой вводятся дополнительные временные измерения  и . В результате получается  следующая сигнатура (+++---). В этом случае тензор электромагнитного поля приобретает следующий вид [4-5]:

                                         (1)

где  - временное магнитное поле (верхний левый блок);

 -  электрическое поле (правый верхний блок), которое имеет 9 компонент;

- пространственное магнитное поле.
Таким образом, помимо обычного пространственного магнитного поля появляется временное магнитное поле, которое представляет собой производные по времени векторного потенциала .
Наличие временного магнитного поля  усложняет структуру геомагнитного поля и изменяет наклон энергетического спектра  заряженных частиц .
В результате пространственное распределение заряженных частиц существенно изменится. Так, в экваториальных широтах интенсивность нуклонов  будет на 15-20 % выше, чем при расчетах классическим методом (с учетом только пространственного геомагнитного поля).

Пространственное распределение вторичных нуклонов космических лучей с учетом временного магнитного поля

В работах [6-7] получено следующее выражение для расчетов интенсивности вторичных нуклонов:

                                                                  (2)

где  - интенсивность вторичных нуклонов на высоте ;  - геомагнитная жесткость в пункте с географическими координатами  (географическая широта) и  (географическая долгота);  - коэффициенты, не зависящие от ;

                                                                                               (3)                                                                                                                      - - энергетический спектр вторичных нуклонов;  - энергия нуклона;
 .

Для учета временного магнитного поля предлагается ввести временную геомагнитную жесткость

                                                           (4)

где
 

                                                                                                                                                                                                                     (5)

- cкорость перемещения частицы вдоль временных осей  и ;  - масса и заряд частицы;  - временной магнитный момент Земли, возникающий в плоскостях ;

                                                     (6)

 - геомагнитная широта;  - географическая широта пункта;.  - географическая широта северного магнитного полюса;  - географическая долгота пункта;   - географическая долгота северного магнитного полюса;  - зенитный угол прихода частиц;

                                                                                    (7)

Примем для временного магнитного момента Земли следующее значение:

                                                                          (8)

где  - наблюдаемый магнитный момент Земли.

Поскольку в 6D линейное время является только одной из временных осей, то для поддержания стабильности поля появляется множитель √3.  Таким образом, с учетом (7) и вертикальной аппроксимации жесткости выражение (3) принимает вид:

                                                                                           (9)
Введем обобщенную жесткость

                                                                                                                                                                                                             (10)

где  - коэффициент, определяющий вклад временной компоненты в фильтрацию потока вторичных нуклонов.
В этом случае уравнение для интенсивности вторичных нуклонов примет следующий вид:                                                         
                                                          (11)

Для определения коэффициентов  и  воспользуемся нелинейным методом наименьших квадратов:

                                                                                                                                                                                                   (12)

В результате получаем  . Для минимизации средней ошибки следует принять фоновое значение интенсивности нейтронов равным .

Рисунок 1. Широтный ход нуклонной компоненты в классической модели (верхний рисунок) и 6D модели (нижний рисунок)

Средняя ошибка модели составляет 0,7 %. Коэффициент детерминации , что означает практически идеальное согласие модели с экспериментальными данными.

Высокое значение коэффициента  означает высокий вклад временной компоненты в фильтрацию потока вторичных нуклонов. Также формула (10) свидетельствует о тесной связи пространственной и временной составляющих геомагнитной жесткости. Фактически временной магнетизм формирует более 30 % магнитосферы Земли. Отсюда следует, что время и пространство фактически равноправны в формировании геомагнитного порога.
Видно, что в 6D интенсивность нуклонов с увеличением жесткости спадает гораздо быстрее, чем в классической модели, что обусловлено влиянием временной составляющей геомагнитного поля.
Полученные результаты в рамках 6D модели позволят более эффективно прогнозировать радиационную обстановку при авиаперелетах.

Солнечная модуляция в 6D модели

В работе [6] было получено выражение для интенсивности нуклонов в период максимальной солнечной активности:

              (13)

где

                                               (14)

Следует учесть, что коэффициент  зависит от солнечной активности.
Полагаем, что изменяется по линейному закону:

                                                                                              (15)

где  - коэффициент усиления влияния межпланетного магнитного поля. Численная оценка коэффициента .

C учетом (14) и (15) получаем:

                                   (16)

Поскольку вариации энергетического спектра первичных космических лучей аппроксимируется прямоугольником:

                                                                                                                (17)

Из (17) следует, что

                                                                                                                (18)

Найдем коэффициент , используя данные нейтронных мониторов:

                                                                            (19)

Подставляя (16)-(19) в (13), получаем:

         (20)

Рассчитаем максимальное увеличение интенсивности вторичных нуклонов в максимум солнечной активности:

                                                                                                                (21)

Полученный результат ставит серьезный вопрос по обеспечению радиационной безопасности при трансконтинентальных перелетах через полярные широты.

Влияние временного магнетизма на сечение взаимодействия нейтронов

В предлагаемой модели показатель экспоненты имеет вид:

                                                                                                                                                                                                          (22)

Отсюда следует, что эффективное сечение взаимодействия нейтронов  пропорционально производной функции (22).
Введем безразмерный коэффициент аномальности  , который показывает насколько временной магнетизм увеличивает сечение взаимодействия нейтронов:

                                                                                     (23)

Среднее отношение . Тогда, отношение квадратов жесткостей Исходя из полученных результатов, рассчитаем вклад временной компоненты:

                                                        (24)

Полученное значение коэффициентов аномальности означает, что из-за эффектов 6D физики сечение взаимодействие нейтронов выше на 31 %, чем значение, рассчитанное классическими методами.
Таким образом, в слабых полях сечение взаимодействие стремится к классическому.
При сильном временном магнетизме среда становится сверхвязкой для нуклонов, что приводит к увеличению вероятности столкновения с ядрами атомов в атмосфере даже при постоянной плотности воздуха.
Таким образом, введение временной жесткости позволило выявить эффект динамического уплотнения магнитного барьера. Рост сечения взаимодействия на 31 % объясняет низкую точность классической модели пространственного распределения интенсивности вторичных нуклонов, которая не учитывает добавочное временное взаимодействие.

Расчет радиационной поправки к биологически эквивалентной дозы с учетом  эффектов 6 D модели

Мощность поглощенной дозы, создаваемая вторичными нейтронами космических лучей, определяется выражением:

                                                       (25)

где   - энергия нейтрона;  - постоянная Авогадро;  - cечение взаимодействия нейтронов.
С учетом полученных результатов, поглощенная доза в 6D модели формула приобретает следующий вид:

                                                         (26)

 Множители  можно рассматривать как радиационную поправку, возникающую из-за эффектов 6D модели

                                                                                                                (28)

На рисунке 2 представлено пространственное распределение биологически эквивалентной дозы как функции высоты  над уровнем моря и географической широты , построенного с учетом эффектов 6D модели.

Рисунок 2. Пространственное распределение биологически эквивалентной дозы как функции высоты  над уровнем моря  и географической широты  , построенного с учетом эффектов 6D модели.

Как и в классической модели, максимальная эквивалентная доза соответствует северному магнитному полюсу, но в низких широтах широтный эффект для нуклонного компонента выражен более ярко по сравнению с классической моделью [6-7]. Это обусловлено значительным влиянием временной составляющей обобщенной геомагнитной жесткости, которая препятствует проникновению малоэнергетичных частиц в низкие широты.
В полярных широтах максимальная величина радиационной дозы в модели 6D превышает максимальную величину в классической модели  в 1,68 раз.
На высотах, где совершаются авиаперелеты, в высоких широтах биологически эквивалентная доза может достигать 21 мкЗв/час, что приблизительно в 100 раз превышает безопасный фон. 

Выводы

В 6D модели магнитный порог определяется векторной суммой пространственного (статического) и временного (динамического) компонентов. Магнитное поле работает как единый 6D фильтр для частиц.
Пространство и время в процессах генерации вторичных нуклонов связаны друг с другом через параметр . Значение параметра  указывает на доминирование пространственной составляющей геомагнитного поля. Тем не менее, вклад временной составляющей составляет 32 %. Следовательно, временной магнетизм является полноправным геометрическим фактором.
В разработанной модели интенсивность вторичных нейтронов падает быстрее с ростом , что указывает на нелинейное насыщение (коэффициент).
Значение коэффициента , что характерно для диффузных моделей в турбулентных средах.
В пунктах с одинаковой пространственной геомагнитной жесткостью , но с отличающейся временной жесткостью  (измеренные в разные моменты времени) интенсивность нуклонов будет отличаться, что объясняет временные вариации интенсивности нуклонов космических лучей.
Разработанная в рамках 6D физики распределения вторичных нуклонов космических лучей обеспечивает тесную связь пространственных и временных координат, что устраняет необходимость введение дополнительных поправочных коэффициентов классической модели.

1. Kletetschka Gunther. Three-Dimensional Time: A Mathematical Framework for Fundamental Physics // Reports in Advances of Physical Sciences. – 2025. – V. 9. – P. 2550004-1-2550004-14.
2. Cole E. A. B. (1980). Comments on the six-dimensional special relativity // Physics Letters A. – 1980. – V. 76A. – P. 371-374.
3. Pavšič Matej. Unified Theory of Gravitation and Electromagnetism Based on the Conformal Group SO(4,2) // Il Nuovo Cimento B. – 1977. – V. 41 (2). – P. 397-505.
4. Rizzo T. G. Phenomenology of Extra Dimensions // AIP Conference Proceedings. – 2001. – V. 540. – P. 57-97.
5. Dienes, K. R., Dudas, E., Gherghetta, T. Grand unification at intermediate mass scales through extra dimensions // Nuclear Physics B. – 1999. – V. 537 (1-3). – P. 47-108.
6. Салагаева А.В. Исследование нуклонного компонента вторичных космических лучей как источника радиационного загрязнения верхней и нижней тропосферы: 05.11.13: дисс. канд. техн. наук / Салагаева Анжелика Валериевна. – Красноярск, 2011 – 105 с.
7. Салагаева, А.В. Влияние вторичных нейтронов космических лучей на тропосферу и биосферу Земли: эколого-экономический аспект / А.В. Салагаева, Р.Г. Хлебопрос. – Красноярск: СФУ. – 2014. - 88 с.

Рецензии:

10.02.2026, 19:57 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия: 1) Влияние эффектов 6D-физики на пространственное распределение вторичных космических лучевых нуклонов представляет собой сложное взаимодействие различных факторов. Эти эффекты имеет решающее значение для скорости образования космогенных нуклидов. Эффективные длины затухания нуклонов варьируются с высотой и глубиной атмосферы, а данные о тепловых нейтронах предоставляют важную информацию о спектре энергии нуклонов. Результаты имеют важное значение для понимания поведения космических лучей и их взаимодействия с атмосферой Земли, что является фундаментальным в основном для различных научных приложений, включая космогенную датировку и астрофизические исследования. 2) Высота полета авиалайнера является основным фактором, определяющим подвергание радиации и чем выше высота полета, тем разреженнее атмосфера и тем меньше космической радиации поглощается. Эта зависимость не является линейной и увеличение воздействия радиации становится более заметным на больших высотах. Широта: полярные маршруты представляют большую угрозу, т.к. магнитное поле Земли обеспечивает дополнительный уровень защиты от космической радиации, отклоняя заряженные частицы к полюсам. В результате полеты по полярным маршрутам (например, из Северной Америки в Азию через Арктику) подвергаются более высоким уровням радиации, чем полеты вдоль экватора. Это связано с тем, что линии магнитного поля слабее и более открыты у полюсов. Периоды высокой солнечной активности, характеризующиеся увеличением числа солнечных пятен и солнечных вспышек, могут значительно повышать уровни космического излучения. Особенно солнечные вспышки могут выбрасывать потоки частиц с высокой энергией, временно увеличивая радиационное воздействие в верхних слоях атмосферы. Коммерческие авиакомпании отслеживают прогнозы космической погоды и могут корректировать маршруты полетов, чтобы снизить облучение. Основными факторами являются высота, широта, продолжительность полета и солнечная активность, а также тип самолета, т.к. разные самолеты могут летать на немного разных высотах, что влияет на уровень радиационного облучения. Доза облучения во время полета относительно небольшая и она соизмерима с облучением при прохождении рентгена грудной клетки. С данной процедурой все проходят не реже раза в год. Некоторые специалисты утверждают, что облучение в самолете составляет лишь одну десятую часть всего облучения, с которым ежедневно может сталкиваться человек, например облучение персонала ядерного реактора. Эти основные данные по облучению людей не учтены автором в статье "ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТОВ 6D ФИЗИКИ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НУКЛОНОВ ВТОРИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И РАДИАЦИОННОЙ ДОЗЫ ПРИ АВИАПЕРЕЛЕТАХ". 3) Рисунок 1. Широтный ход нуклонной компоненты в классической модели (верхний рисунок) и 6D модели (нижний рисунок) - показаны разные значения (разница десятикратно) на оси ординаты в верхнем и нижнем рисунках. Рекомендую статью "ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТОВ 6D ФИЗИКИ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НУКЛОНОВ ВТОРИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И РАДИАЦИОННОЙ ДОЗЫ ПРИ АВИАПЕРЕЛЕТАХ" доработать на основание вышеуказанных замечаний.

24.02.2026, 18:57 Голубев Владимир Константинович
Рецензия: Статья посвящена серьезной проблеме оценки радиационной безопасности пассажиров при авиационных перелетах. В работе показано, что полученное в рамках 6D физики распределение вторичных нуклонов космических лучей существенно уточняет подобное распределение, следующее из классической модели. Автор является признанным специалистом в рассматриваемых вопросах, на что указывают материалы ее диссертации и опубликованной монографии. Предложенная статья полностью соответствует требованиям, предъявляемым к материалам, представляемым к опубликованию в печати, и может быть рекомендована к опубликованию в журнале Sci-article.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий