Отчет
по выполненной
научно-исследовательской работе, проведенной по проекту «Исследование модуляционных эффектов
галактических и солнечных космических лучей методом наземного мониторинга» в рамках программы фундаментальных
исследований Президиума Российской академии наук №6 "Нейтринная физика" за 2006 г.
В результате выполнения данного
проекта осуществлялась непрерывная регистрация интенсивности КЛ на Саянском
спектрографическом комплексе, проводились профилактические работы регистрирующей
аппаратуры этого комплекса, первичная обработка данных наблюдений,
усовершенствование алгоритма совместной обработки данных наземных и спутниковых
измерений интенсивности космических лучей методом спектрографической глобальной
съемки; текущая обработка данных наземных наблюдений интенсивности космических
лучей на мировой сети нейтронных мониторов методом спектрографической глобальной
съемки; определение параметров
жесткостного спектра и анизотропии космических лучей по данным наземных и
спутниковых наблюдений при различных проявлениях солнечной активности в
гелиосфере и изучение их взаимосвязи с параметрами межпланетной среды.
Основные
результаты
1. В период уникального солнечного протонного события 20 января 2005 г. исследованы вариации жесткостного спектра КЛ в энергетическом диапазоне от единиц МэВ до десятков ГэВ и по вариациям его параметров установлено, что:
- в рассматриваемом диапазоне энергий вариации интенсивности энергичных частиц обусловлены изменением энергии галактических КЛ (ГКЛ) под действием электромагнитных полей, возникающих в гелиосфере вследствие распространения солнечных космических лучей (СКЛ), которые, в свою очередь, из-за обмена энергией с ГКЛ и частицами плазмы СВ, перемещаются в область меньших энергий и регистрируются в исследуемом энергетическом интервале только в кратковременные моменты времени на начальной стадии возрастания интенсивности частиц.
-первоначально возрастание интенсивности частиц низких энергий, которое началось в начале 15 января, обусловлено генерацией в гелиосфере поляризационных электрических полей, затем – наряду с ускорением поляризационными электрическими полями, происходит ускорение КЛ за счет бетатронного механизма вследствие генерации магнитных полей гелиосферы (в начале 16 января). Процесс генерации магнитных полей приводит к возрастанию напряженности ММП, что обусловливает понижение интенсивности высокоэнергичных частиц (в середине 17 января).
-поляризационные и вихревые электрические поля в гелиосфере для события 20 января являлись типичными, вследствие чего типичными являлись и возрастания интенсивности низкоэнергичных частиц, а возрастание интенсивности высокоэнергичных (~5 ГэВ) частиц обусловлено размером структур ММП, в которых происходило ускорение частиц под действием этих полей.
-анизотропия КЛ в исследуемом событии не описывается простейшей
зависимостью интенсивности от питч-угла частиц в ММП. В моменты наблюдения
максимальных значений анизотропии доминирующими являются ее компоненты,
ортогональные вектору ММП. Если предположить, что такое
поведение анизотропии обусловлено градиентом плотности частиц на ларморовском
радиусе, то при наблюдаемой ориентации ММП, градиент
плотности частиц должен быть направлен к Солнцу как на фазе возрастания
интенсивности частиц, так и на фазе ее спада, из чего следует, что наблюдаемый
временной профиль интенсивности КЛ обусловлен не прохождением мимо Земли
сгустка частиц с энергией в несколько ГэВ, а временными вариациями их
интенсивности вследствие ускорения фоновых КЛ поляризационными электрическими
полями, возникающими при распространении СКЛ в неоднородных полях гелиосферы.
2. На основе мониторинга электромагнитных характеристик межпланетной среды и их динамики по вариациям жесткостного спектра КЛ, обнаружено, что за несколько часов или десятков часов перед солнечными протонными событиями происходит генерация локальных поляризационных электрических полей гелиосферы, понижение напряженности магнитных полей в ее мелкомасштабных структурах, а также возрастание напряженности крупномасштабного спиралевидного ММП. С учетом обнаруженных признаков разработан метод прогноза солнечных протонных событий с заблаговременностью от нескольких часов до нескольких десятков часов и со степенью оправдываемости около 90 %.
Временной профиль интенсивности КЛ в энергетическом диапазоне 4 – 9 МэВ в 2004 г. Красными вертикальными линиями отмечены моменты появления предикторов СПС.
Публикации в реферируемых журналах
1. В.М. Дворников, М.В. Кравцова, А.А.Луковникова, В.Е. Сдобнов « О возможности прогноза солнечных протонных событий». Известия РАН, серия физическая (в печати).
2. В.М. Дворников, М.В. Кравцова, А.А.Луковникова,
В.Е. Сдобнов «Вариации жесткостного спектра космических лучей в период событий
января 2005 г.» Известия
РАН, серия физическая (в печати).
3. М.И.Тясто, О.А.Данилова, Е.С.Вернова,В.М. Дворников, В.Е. Сдобнов «Влияние сильно
возмущенной магнитосферы на жесткость
геомагнитного обрезания космических лучей.» Известия РАН, серия физическая (в печати).
Доклады и тезисы
1. В.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов Изменение энергии космических лучей при спорадических явлениях в гелиосфере. Труды Всероссийской конференции «Экспериментальные и теоретические исследования основ прогнозирования гелиогеофизической активности». г. Троицк. ИЗМИРАН. 2005. (в печати).
2. В.М. Дворников, М.В.
Кравцова, А.А. Луковникова, В.Е. Сдобнов, О.Н. Крякунова Вариации жесткостного
спектра космических лучей в периоды солнечных протонных событий. Труды
Всероссийской конференции «Экспериментальные и теоретические исследования основ
прогнозирования гелиогеофизической активности». г. Троицк. ИЗМИРАН. 2005. (в печати).
3. В.М. Дворников, А.А.Луковникова, В.Е. Сдобнов «Вариации анизотропии космических лучей в период GLE 20 января 2005 г.» Труды 29-й Всероссийской конференции по космическим лучам». СКЛ14.
4. В.М. Дворников, М.В. Кравцова, А.А.Луковникова, В.Е. Сдобнов «Вариации жесткостного спектра и анизотропии космических лучей в период солнечно-протонного события 20 января 2005 г.». IX конференция молодых ученых «Физические процессы в космосе и околоземной среде». Иркутск. 2006. (в печати).
5. V.М. Dvornikov, М.V. Kravtsova, V.Е. Sdobnov. Correlation
between Variation of Cosmic Ray Spectrum and Interplanetary Medium Parameters.
Proc. 2nd International Symposium SEE-2005. Nor-Amberd. Armenia.
2006. P. 172-175.
6. V.М. Dvornikov, М.V. Kravtsova, А.А. Lukovnikova, V.Е. Sdobnov “Forecast of the solar proton events
according to the rigidity spectrum variations of cosmic rays”. VII
Russian-Chinese workshop on space weather. Program. Abstracts. Irkutsk. 2006. P. 30.
Координатор http://www.neutrino.inr.ru