авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Эффекты в космических лучах при спорадических явлениях в гелиосфере

Федеральное государственное бюджетное учреждения наук

и Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук УДК 524.1

На правах рукописи

Кравцова Марина Владимировна ЭФФЕКТЫ В КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧАХ ПРИ СПОРАДИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ В ГЕЛИОСФЕРЕ Специальность 01.03.03 – физика Солнца

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Иркутск – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН

Научный консультант:

кандидат физико-математических наук Сдобнов Валерий Евгеньевич

Официальные оппоненты:

Кичигин Геннадий Николаевич, доктор физико-математических наук, ИСЗФ СО РАН, ведущий научный сотрудник Янчуковский Валерий Леонидович, доктор физико-математических наук, ГС СО РАН, заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Защита диссертации состоится 12 сентября 2012 г. в « » часов на заседании диссертационного совета Д.003.034.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН по адресу: 664033, Иркутск, Лермонтова, 126-А, а/я 291, ИСЗФ СО РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСЗФ СО РАН

Автореферат разослан « » _ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.003.034. кандидат физико-математических наук В.И. Поляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Важное место в исследованиях по физике межпланетного пространства за нимает изучение вариаций космических лучей (КЛ) как галактического, так и солнечного происхождения, которые реагируют на динамические процессы в межпланетном пространстве и могут быть использованы как источник инфор мации об этих процессах.

Наблюдаемые на поверхности Земли вариации КЛ являются интегральным результатом различных солнечных, гелиосферных и атмосферных явлений. На поверхности Земли интенсивность КЛ зависит от метеорологических парамет ров, например, температуры и давления воздуха, состояния геомагнитного по ля, электромагнитной обстановки в Солнечной системе и физических условий в Галактике. В соответствии с этим вариации КЛ делят на три класса: I – метео рологического происхождения, II – обусловленные изменениями магнитного поля Земли и III – связанные с изменениями электромагнитных полей солнеч ного ветра (СВ), т. е. с солнечной активностью. К III классу относятся, в част ности, внезапные мощные возрастания потока КЛ, связанные с солнечными вспышками, а также понижения интенсивности КЛ (форбуш-эффекты), которые сопровождаются, как правило, геомагнитными возмущениями.

Данные о солнечных космических лучах (СКЛ) (энергетический спектр, анизотропия, химический состав, времена запаздывания их регистрации на Земле по отношению к моментам генерации на Солнце) важны для выяснения механизмов ускорения частиц в солнечных вспышках и их распространения в межпланетной среде. Вариации галактических космических лучей (ГКЛ) ис пользуются для изучения крупномасштабных возмущений в гелиосфере (коро нальных выбросов массы (КВМ), ударных волн). Эти возмущения, достигая Земли, вызывают геомагнитные бури, которые, в свою очередь, оказывают су щественное воздействие на различные стороны жизнедеятельности человека.

Наблюдения и исследования вариаций интенсивности СКЛ и ГКЛ являют ся мощным инструментом как при проведении фундаментальных исследова ний, так и при решении ряда практических задач мониторинга и прогноза кос мической погоды.

Данная диссертационная работа посвящена изучению эффектов в КЛ при спорадических явлениях в гелиосфере. Исследования направлены на решение одной из наиболее актуальных задач солнечно-земной физики – прогноза сол нечных протонных событий (СПС), – которая до настоящего времени не реше на в рамках ни национальных, ни международных программ.

Актуальность проблемы За последние десятилетия накоплен большой материал о вариациях жест костного спектра и анизотропии КЛ при различных проявлениях солнечной ак тивности в межпланетном пространстве, который значительно расширил и из менил существующие представления о процессах ускорения и модуляции вы сокоэнергичных частиц в гелиосфере.

В настоящее время существует два подхода к проблеме модуляции КЛ в гелиосфере. Согласно первому, модуляция обусловлена изменением плотности КЛ за счет их «выноса» мелкомасштабными магнитными неоднородностями, «вмороженными» в плазму СВ, диффузией их вдоль спирального межпланетного магнитного поля (ММП) и, как полагают, адиабатическими потерями [1]. Ам плитуда модуляции в линейном приближении пропорциональна скорости СВ и размеру области модуляции и обратно пропорциональна коэффициенту диффу зии. Анизотропия в распределении частиц по направлениям прихода мала.

В соответствии со вторым подходом предполагается, что определяющим фактором в модуляции КЛ является изменение их энергии при движении в ре гулярных электромагнитных полях гелиосферы. Изменение же энергии, в свою очередь, определяется величиной и природой электрических полей межпланет ной среды и временем взаимодействия частиц с этими полями [2], которые в значительной мере определяются структурами ММП типа «магнитных лову шек». Анизотропия КЛ может достигать значительной величины и наряду с первой гармоникой иметь и более высокие [3].



Для решения вопроса об адекватности того или иного подхода в предлагае мой работе исследуются эффекты в КЛ при экстремальных событиях в гелиосфере в рамках модели модуляции КЛ регулярными электромагнитными полями.

Цель работы Изучение динамических процессов в гелиосфере путем мониторинга элек тромагнитных характеристик межпланетной среды по эффектам в КЛ.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи.

1. Анализ вариаций КЛ по данным наземных и спутниковых наблюдений с 1986 по 2009 г. совместно с исследованием гелио- и геофизической обстановки.

2. Поиск особенностей поведения параметров жесткостного спектра КЛ, свя занных с появлением на орбите Земли потоков КЛ повышенной интенсивности.

3. Оценка достоверности информации о межпланетной среде, получаемой по вариациям КЛ, путем сопоставления расчетов с результатами прямых на блюдений в гелиосфере и магнитосфере Земли.

При решении поставленных задач использовался разработанный в ИСЗФ СО РАН метод спектрографической глобальной съемки (СГС), позволяющий по наземным наблюдениям КЛ на мировой сети станций нейтронных монито ров получать информацию о вариациях углового и энергетического распреде ления первичных КЛ за пределами магнитосферы Земли, а также об изменениях планетарной системы жесткостей геомагнитного обрезания (ЖГО) за каждый час наблюдений.

Научная новизна работы С помощью использованного в диссертации оригинального метода СГС выполнен анализ эффектов в КЛ при спорадических явлениях в гелиосфере, произошедших в отдельные моменты с 1986 по 2009 г. Полученные результаты достаточно убедительно интерпретированы в рамках модели модуляции КЛ ре гулярными полями гелиосферы.

Достоверность результатов Диссертационная работа основана на сопоставлении информации, полу чаемой по данным о вариациях интенсивности КЛ, ориентации ММП, измене ниях ЖГО, вариациях анизотропии и жесткостного спектра КЛ, с соответст вующей информацией, следующей из независимых источников (спутниковых измерений ориентации и модуля ММП, временных профилей интенсивности низкоэнергичных частиц), а также из данных по геомагнитной активности.

Научная и практическая ценность Полученные результаты способствуют более глубокому пониманию процес сов модуляции КЛ и позволяют диагностировать электромагнитную и радиацион ную обстановку в гелиосфере и магнитосфере Земли на количественной основе.

Работа выполнялась в рамках плана научно-исследовательских работ ИСЗФ СО РАН при поддержке программ Президиума РАН № 6 «Нейтринная физика», № 9 «Физика нейтрино и нейтринная астрофизика», интеграционного проекта ИСЗФ СО РАН № 3.10 «Космические лучи в гелиосфере».

Основные положения, выносимые на защиту 1. Подтверждена модель модуляции КЛ регулярными электромагнитными полями СВ по результатам исследования эффектов в КЛ методом СГС при спо радических явлениях в гелиосфере.

2. Обнаружено возрастание потоков низкоэнергичных протонов на орбите Земли, которое происходит раньше, чем возрастание потоков более энергичных частиц, что может являться дополнительной информацией при изучении меха низмов ускорения и распространения КЛ в межпланетном пространстве.

3. Установлено, что определяющим фактором возрастания потоков ГКЛ на орбите Земли в октябре 2009 г. по сравнению с апрелем 2008 г. является уменьшение потерь энергии при движении частиц в регулярных электромаг нитных полях гелиосферы.

4. Показано, что максимальное количество отказов спутниковой электро ники, наблюдавшееся с 19 по 26 октября 1989 г., было обусловлено суперпози цией двух факторов: возрастанием интенсивности КЛ за пределами магнито сферы и одновременным понижением ЖГО вследствие мощных геомагнитных возмущений.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка ис пользованных источников. Объем диссертации составляет 118 страниц, 31 ри сунок. Библиографический список включает 114 источников.

Апробация работы Результаты, послужившие основой диссертации, докладывались на сле дующих научных мероприятиях.

• Международные конференции: Third Russian-Chinese Conference on Space Weather, Irkutsk, 2002;

The 27th General Assembly of the European Geophysical Soci ety (EGS), Nice, France, 2002;

«Солнечно-земная физика», Иркутск, 2004;

Solar Extreme Events: Fundamental Science and Applied Aspects (SEE-2005), Intern.

Symp., Nor Amberd, Armenia, 2005;

VII Russian-Chinese Workshop on Space Weather, Irkutsk, 2006;

The 3rd Intern. Symp. SEE 2007 Athens, Greece, 2007;

30th Intern. Cosmic Ray Conf., Merida, Mexico, 2007;

Байкальская международная мо лодежная научная школа по фундаментальной физике, Иркутск, 2003–2011;

The 32th ICRC, China, Beijing, 2011.

• Всероссийские конференции: Всероссийская конференция по КЛ, Москва, 2004, 2006, Санкт-Петербург, 2008;

«Экспериментальные и теоретические иссле дования основ прогнозирования гелиогеофизической активности», Троицк, 2005;

«Современные проблемы космической физики», Якутск, 2008;

«Солнечно-земная физика», Иркутск, 2010;

VIII конф. молодых ученых «Фундаментальные и при кладные космические исследования», Москва, 2011;

17 Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых, Екатеринбург, 2011;

«Базы данных, инструменты и информационные основы полярных геофизических ис следований», Троицк, ИЗМИРАН, 2011.

• Семинары ИСЗФ СО РАН, Иркутск.

Публикации Основные результаты, вошедшие в диссертацию, отражены и опубликова ны (2002–2011 гг.) в 33 научных работах, из которых 12 – в научных журналах, включенных в перечень ВАК, 21 – в трудах перечисленных выше конференций и семинаров.

Личный вклад автора Автор проделал большую работу по обработке и анализу эксперименталь ного материала. В совместных исследованиях автору принадлежит равное уча стие на всех этапах: от постановки задачи, проведения численных расчетов, анализа данных, обсуждения и интерпретации полученных результатов до по лучения выводов и написания статей.

В последние годы автор является соисполнителем по теме Программы Президиума РАН «Нейтринная физика», а с 2011 г. – ответственным исполни телем по этой теме.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы: обос нована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основ ные положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе представлен обзор физических основ модуляции КЛ в ге лиосфере. Изложены основные положения конвективно-диффузионной модели модуляции КЛ. Указано на существующие трудности интерпретации с позиции данной модели ряда наблюдаемых факторов, в том числе сильной анизотропии в распределении КЛ по питч-углам в ММП в периоды форбуш-понижений.

В качестве альтернативной описана модель модуляции КЛ регулярными электромагнитными полями гелиосферы, разрабатываемая в ИСЗФ СО РАН, а также приведено аналитическое выражение для описания жесткостного спектра КЛ [4], полученное на основе решения кинетического уравнения в дрейфовом приближении в предположении постоянства плотности частиц вдоль траектории их движения в фазовом пространстве, т. е. при выполнении теоремы Лиувилля ( ) 3/ +, J ( R) = C (1) [( + ) 0 ] T0 + где – полная энергия частиц с жесткостью R;

0 – энергия покоя;

T0 – кинети ческая энергия, при которой интенсивность КЛ соответствующей жесткости равна С;

– спектральный индекс галактического спектра КЛ;

– изменение полной энергии частиц в электромагнитных полях гелиосферы, определяемое выражением ) ( ) ( + 2 0 + 0 + 1 e/2 при R R0, 2 pt = (2) ( R ) (1 e ) при R R.

pt / 0 Здесь pt = ZeU (Ze – заряд частицы;

U – потенциал индуцированного элек трического поля гелиосферы), B B 0 (B0 и B – напряженности фонового и пе ременного во времени ММП соответственно);

= Epl B2, где Epl – напряжен ность поляризационного электрического поля, возникающего в гелиосфере при распространении пучков ускоренных частиц;

R0 – жесткость частиц, ларморов ский радиус которых равен размеру областей с нестационарными электромаг нитными полями, в которых происходит их ускорение.

Во второй главе рассматривается уравнение вариаций КЛ и современные методы исследования КЛ по данным наземных наблюдений. Дается критиче ский анализ существующих методов изучения вариаций КЛ. Детально описан метод СГС, который использован в диссертационной работе для изучения ва риаций функции распределения КЛ и изменений планетарной системы ЖГО.

В отличие от существующих метод СГС позволяет использовать для ана лиза весь имеющийся комплекс наземной регистрирующей аппаратуры (миро вая сеть нейтронных мониторов, расположенных на разных уровнях атмосферы Земли, а также наземные и подземные мезонные телескопы и т. д.). Данное об стоятельство дает возможность, наряду с фазами первой и второй гармоник питч-угловой анизотропии, определять жесткостной спектр изотропной состав ляющей и анизотропии, по фазе второй гармоники получать информацию об ориентации ММП, а также определять вариации планетарной системы ЖГО за каждый час наблюдений или за меньшие временные интервалы в периоды на земных возрастаний интенсивности КЛ, так называемых событий GLE (Ground Level Enhancement) во время СПС.





В третьей главе приводятся результаты исследования эффектов в КЛ при спорадических явлениях в гелиосфере методом СГС в рамках модели модуля ции КЛ регулярными электромагнитными полями гелиосферы.

По данным наземных и спутниковых измерений исследованы временные профили интенсивности КЛ различных энергий, поведение анизотропии КЛ и изменения ЖГО. Так подробно анализируются события форбуш-понижений (март 1991 г., октябрь–ноябрь 2003 г., ноябрь 2004 г., август 2005 г.) и GLE (август–октябрь 1989 г., 15 июня 1991 г., 20 января 2005 г., 13 декабря 2006 г.).

Кроме того, исследована природа всплесков интенсивности низкоэнергич ных КЛ (март 1986 г.) и соответствие расчетов модельного спектра экспери ментальным данным во время СПС 2004–2005 гг., а также особенности моду ляции КЛ в период минимума 24 солнечного цикла на примере апреля 2008 г. и октября 2009 г.

Для каждого события приводится сводка гелио- и геофизической обста новки, включая данные о вспышке на Солнце, состоянии ММП, геомагнитной возмущенности, определены жесткостные спектры КЛ на различных фазах раз вития данных событий и получены мгновенные значения параметров спектра.

Показано, что используемый вид спектра удовлетворительно описывает временные профили интенсивности и жесткостные спектры относительных из менений интенсивности КЛ во всех исследуемых событиях.

Изменение интенсивности КЛ (в рамках используемой модели) происхо дит, во-первых, вследствие временных вариаций и пространственной неодно родности потенциала индуцированного электрического поля (параметр pt), во-вторых, вследствие ускорения частиц в петлеобразных структурах корональ ных и межпланетных магнитных полей, переменных во времени (параметр ), и, в-третьих, из-за ускорения фоновых частиц поляризационными электриче скими полями, возникающими при распространении ускоренных в солнечной короне частиц в неоднородных полях гелиосферы, особенно в окрестностях то ковых слоев (параметр ). Форма жесткостного спектра КЛ в энергетическом диапазоне от единиц МэВ до десятков ГэВ, определяется соотношением между параметрами спектра pt, и, характеризующими изменение энергии частиц вследствие указанных механизмов, а также параметра R0, характеризующего размеры областей по энергетической координате, в которых доминируют эф фекты нестационарных электромагнитных полей. В области энергий менее единиц МэВ, по-видимому, необходимо учитывать дополнительный источник, обусловленный ускорением частиц плазмы солнечной короны и СВ.

На основе сравнения временных вариаций параметров жесткостного спек тра КЛ с временными профилями интенсивности КЛ установлено, что накануне СПС происходят изменения электромагнитных характеристик гелиосферы. В частности, можно видеть, что за несколько часов перед СПС происходит гене рация локальных поляризационных электрических полей (возрастание парамет ра ), понижение напряженности магнитных полей в мелкомасштабных струк турах гелиосферы (уменьшение параметра ), а также возрастание напряженно сти крупномасштабного ММП (параметр 1).

Понижение интенсивности КЛ с жесткостью RR0 в периоды форбуш понижений обусловлено возрастанием параметра pt (потери энергии в инду цированных электрических полях) и потерями энергии частиц при преодолении разности потенциалов, возникающих при поляризации потоков ускоренных частиц при их распространении в полях гелиосферы.

GLE наблюдаются в том случае, когда значения R0 превышают 1–2 ГВ при соответствующих значениях параметров и, за исключением тех случа ев, когда возрастания интенсивности в основном обусловлены малыми значе ниями параметра pt.

Данное обстоятельство позволяет надеяться на возможность прогноза СПС при мониторинге электромагнитных характеристик гелиосферы по эффектам в КЛ.

Раздел 3.1 посвящен анализу вариации функции распределения и жестко сти геомагнитного обрезания КЛ во время форбуш-понижений.

В разделе 3.1.1 анализируется форбуш-понижение, наблюдавшееся в марте 1991 г. Для анализа использовались данные 44 нейтронных мониторов (14 вы сокоширотных, 24 – среднеширотных и 6 низкоширотных), исправленные на давление и усредненные за часовые интервалы. Амплитуды модуляции отсчи тывались от фонового уровня 3 марта 1991 г.

Максимальная амплитуда модуляции для частиц с R=4 и 20 ГВ наблюда лась 24 марта и составляла ~ –50 % и ~ –23 % соответственно. Если спектр ва риаций КЛ представлять степенной функцией жесткости (J/J ~ R–), показа тель спектра вариаций в жесткостном диапазоне 10–100 ГВ в это время соста вил ~–0.88.

Амплитуды первой (A1) и второй (A2) гармоник анизотропии, наблюдаемые в период максимальной модуляции 24 марта, составили ~30 %, ~7 % соответст венно для частиц с R = 4 ГВ. Максимальные амплитуды первой сферической гармоники наблюдались 15 и 28 марта (~55 %), 24–25 марта (~60 %), а второй сферической гармоники – 24 марта (~50 %).

Рассчитанный временной ход изменений ЖГО (Rc) в Иркутске (Rc = 3.66 ГВ) хорошо коррелирует с Dst-индексом. Так, за весь исследуемый период коэффи циент корреляции составил ~0.72, а в период максимального возмущения (24– 25 марта) – ~0.83. Коэффициент корреляции между Rc в Уанкае (Rc = 13.01 ГВ) и Dst-индексом низок и составляет ~ 0.29.

Зависимость изменений пороговых ЖГО (Rc) от пороговых жесткостей Rc в отдельные моменты геомагнитного возмущения в марте 1991 г. показывает, что 24 марта в 20:00 UT радиус токового кольца составил ~3 радиусов Земли;

24 марта в 23:00 UT, 25 марта в 01:00 UT, 07:00–08:00 UT, 10:00 UT и 12:00 UT – ~5 радиусов Земли, а 25 марта в 09:00 UT и 13:00 UT радиус токового кольца изменялся до ~3 радиусов Земли. Максимальные значения понижений ЖГО в этот период наблюдались на среднеширотных станциях (Rc ~3–5 ГВ).

Из анализа относительных изменений интенсивности КЛ с R=4 ГВ в сол нечно-эклиптической геоцентрической системе координат для различных мо ментов времени следует, что 6, 12, 22 и 24 марта (02 UT) доминировала первая гармоника. В эти моменты времени интенсивность КЛ была понижена на ~30 % из направления ~280°, ~10°;

~40 % – из направления ~90°, ~ 28°;

~55 % – из направления ~90°, ~12°;

~14 % – из направления ~35°, ~–15° и ~225°, ~–2°. 7 и 24 марта (17 UT) доминировала вторая гармоника, поток интенсив ности КЛ был повышен на 10 % с фазой ~100°, ~–45° и ~ 260°, ~60° и на 50 % с фазой ~182°, ~–2°. 25 марта в 04 и 21 UT во время магнитной бури (Dst ~–300 нТл) доминировала первая гармоника, наблюдалось понижение ин тенсивности КЛ на 38 % из направления ~190°, ~30° и на 71 % – из направ ления ~110°, ~15°.

В разделе 3.1.2 рассматриваются события октября–ноября 2003 г. Для ана лиза использовались данные 38 станций нейтронных мониторов и спутника GOES-11. Амплитуды вариаций отсчитывались относительно среднего уровня 12 октября 2003 г.

Рис. 1.

На рис. 1 на двух верхних панелях сплошными кривыми представлены временные профили интенсивности частиц с R=0.108 и 5 ГВ, рассчитанные с использованием найденных параметров спектра, а треугольниками – данные наблюдений. На следующих двух панелях даны амплитуды первой А1 и второй А2 гармоник углового распределения КЛ с жесткостью R=4 ГВ. Следует отме тить, что возрастание амплитуды второй гармоники свидетельствует о том, что Земля в этот момент находилась внутри петлеобразной структуры ММП. На следующих четырех панелях представлены значения параметров жесткостного спектра 1 (тонкая линия), 2 (толстая линия),,, R0, определенные за ис следуемый период. Далее на пяти панелях даны значения модуля ММП, углов, характеризующих ориентацию вектора ММП в геоцентрической эклиптической системе координат, скорости и температуры плазмы СВ. На нижней панели по казаны значения Dst-индекса (тонкая линия) и вариаций ЖГО при Rc =4 ГВ (тол стая линия), полученные при анализе методом СГС.

Судя по поведению параметра R0, который изменяется в пределах от ~0. до ~1.6 ГВ, размер областей с нестационарными электромагнитными полями на орбите Земли составляет ~1010–1011 см. Данный размер на один-два порядка меньше размеров областей, в которых происходит модуляция КЛ при споради ческих явлениях. В связи с этим можно предположить, что нестационарные процессы происходят в волокнистых структурах ММП. Напряженность маг нитного поля в этих структурах (см. поведение параметра ) за счет временных вариаций может уменьшаться более чем на порядок, а увеличиваться примерно в два раза. Значения параметра варьируют от ~0.15 до ~0.25.

Из сравнения графиков 1, 2 с графиком модуля ММП |В| (см. рис. 1) в период экстремальных событий в октябре–ноябре 2003 г. следует, что 29 октяб ря Земля попала в область повышенной напряженности ММП, что вызвало ги гантский форбуш-эффект. Об этом свидетельствуют и повышенные значения амплитуд двунаправленной анизотропии А2, являющиеся признаком прохожде ния КВМ с соответствующей петлеобразной структурой ММП.

Во время события 20 ноября, когда в межпланетном пространстве наб людалось возрастание модуля ММП почти до 60 нТл, эти параметры практиче ски не отреагировали на такое повышение. В рамках используемой концепции данное явление может иметь место по двум причинам. Во-первых, эффекты по тери энергии высокоэнергичными частицами, а, следовательно, и понижение их интенсивности будут наблюдаться только в том случае, когда частицы, перед тем как они попадут на Землю, пересекут за счет магнитного дрейфа область с по вышенной напряженностью магнитного поля. Таким образом, если, например, Земля попадет в область южной границы магнитной структуры с повышенной напряженностью поля, а скорость дрейфа при этом направлена с юга на север, эффекта в КЛ высоких энергий наблюдаться не будет. Во-вторых, эффекта по нижения не будет и в том случае, если не сформируется петлеобразная структура ММП, являющаяся магнитной ловушкой. Тогда эффект повышения амплитуды второй гармоники будет отсутствовать, что и наблюдается в данном событии.

Как следует из рис. 1, в отдельные моменты исследуемого периода имеет место сильная анизотропия КЛ с амплитудами от 20 до 80 % для первой гармо ники А1 и от 15 до 35 % для второй гармоники в питч-угловом распределении частиц А2.

Максимальные возрастания первой гармоники А1 наблюдались в начале 29 октября (70 %), в первой половине дня 1 ноября, в середине 3 и 17 ноября (80 %), в середине 20 ноября (65 %). Максимальные амплитуды двунаправ ленной анизотропии А2 наблюдались в конце 29 октября ( 35 %) и в начале 31 октября (26 %).

В течение каждого из рассматриваемых форбуш-понижений рассчитан пока затель жесткостного спектра вариаций при условии, что этот спектр можно опи сать степенной функцией жесткости частиц. Среднее значение показателя в ми нимуме форбуш-понижений составило –0.9 и –1.1 соответственно для октября и ноября. На стадии восстановления интенсивности КЛ в первом случае остается на одном уровне, а во втором просматривается ужесточение спектра (значение достигает –0.87).

2 и 29 октября (12 UT, в момент форбуш-понижения) доминировала первая гармоника, в эти моменты времени интенсивность КЛ была понижена на ~12 % из направления ~100°, ~–20°;

95 % из направления ~50°, ~5°, соответст венно. 22, 29 октября (22 UT) и 31 октября доминировала вторая гармоника, 29 октября (22 UT) поток интенсивности КЛ был повышен на 15 % с фазой ~320°, ~–35° и на 10 % (~140°, ~30°). В ноябре второго числа в 01 UT доминировала вторая гармоника, в остальные моменты – первая гармоника. Во время магнитной бури (Dst ~–472 нТл) 20 ноября (20 UT) доминировала первая гармоника, наблюдалось понижение интенсивности КЛ на ~34 % из направле ния ~30°, ~10°.

Несмотря на то, что в обоих событиях наблюдается большое значение Dst-индекса (~ –400 нТл), динамика радиуса токового кольца различна. С 29 по 31 октября радиус токового кольца был постоянным и составил ~5 радиусов Земли, с 20 по 21 ноября наблюдается уменьшение радиуса с ~9 до ~3, а имен но, 20 ноября в 14:00 UT и 18:00 UT – ~ 9 радиусов Земли, в 23:00 UT – ~5 ра диусов Земли, 20 ноября в 24:00 UT и 21 ноября в 20:00 UT – ~3 радиуса Земли.

В разделе 3.1.3 анализируется форбуш-понижение в ноябре 2004 г. Для анализа использовались данные наблюдений интенсивности протонов, полу ченные на спутнике GOES-10 и данные 38 нейтронных мониторов.

Временные профили изменений ЖГО при Rc = 4 ГВ соответствуют изме нениям Dst-индекса. При сравнении видно, что максимальные понижения поро говых жесткостей в периоды магнитных бурь наблюдались одновременно с ми нимальными значениями Dst-индекса.

Показано, что используемое выражение для жесткостного спектра КЛ удовлетворяет данным наблюдений временных профилей интенсивности час тиц различных жесткостей.

В отдельные моменты исследуемого периода наблюдается сильная анизо тропия КЛ с амплитудами от 11 до 60 % для первой гармоники А1 и от 5 до 12 % для второй гармоники в питч-угловом распределении частиц А2.

Показатель спектра вариаций в период главной фазы составил ~ –1.4, т. е.

спектр вариаций мягкий.

При сравнении поведения параметра с поведением скорости СВ обращает на себя внимание то обстоятельство, что изменение скорости СВ происходит, как правило, в соответствии с вариациями параметра.

В разделе 3.1.4 анализируются вариации функции распределения и поро говых жесткостей геомагнитного обрезания КЛ в августе 2005 г. Для анализа использовались данные 44 станций нейтронных мониторов, исправленные на давление и усредненные за часовые интервалы. Амплитуды модуляции отсчи тывались от фонового уровня 2 апреля 2005 г.

Максимальная амплитуда модуляции для частиц с R = 4 ГВ наблюдалась августа и составляла ~ –25 %, а для частиц с R=10 ГВ – 25 августа (~ –10 %). По казатель спектра вариаций при жесткостях выше ~3–4 ГВ 24 августа в 12:00– 13:00 UT составлял ~ –1.4, а в последующие часы ~ –1.1 – 1.2. Амплитуды ани зотропии для частиц с R=4 ГВ, наблюдаемые в период максимальной модуля ции 24 августа, составляли A1 ~45 %, A2 ~4–5 %. Максимальная амплитуда пер вой сферической гармоники для частиц с R=4 ГВ A1~70 % наблюдалась 25 ав густа в 22:00 UT.

Во время форбуш-понижения 24 августа в 16:00, 17:00 UT, и 25 августа в 22:00 UT доминировала первая гармоника. Интенсивность КЛ была понижена соответственно на ~30, ~40 и ~50 % из направления ~270°, =~10 ° (относи тельно линии Земля–Солнце). 24 августа в 24:00 UT и 26 августа в 16:00 UT за метен вклад двунаправленной анизотропии с повышенной интенсивностью КЛ из направления, перпендикулярного ММП. Двунаправленная анизотропия КЛ с жесткостью R=4 ГВ заметна также 31 августа в 10:00 UT. В 19:00 и в 21:00 UT 31 августа доминирует первая гармоника анизотропии КЛ, причем, если пони женная интенсивность КЛ с жесткостью R=4 ГВ в 19:00 UT наблюдалась в на правлении ~80°, =~ –10°, то через два часа (в 21:00 UT) пониженная интен сивность КЛ с жесткостью R=4 ГВ наблюдалась в противоположном направлении.

В августе 2005 г. имели место две магнитные бури различной мощности – 24–25 августа (Dst=~ – 216 нТл, |B|~45 нТл, Bz~ – 40 нТл) и 31 августа (Dst= =~ –130 нТл, |B| ~ 17.5 нТл, Bz ~ –17 нТл). Временной ход изменений ЖГО для станции с Rc=3.66 ГВ в период 24–31 августа хорошо коррелирует с Dst-индексом.

Коэффициент корреляции между Rc и Dst-индексом составляет ~0.83. Макси мальные значения понижения ЖГО на станции Иркутск по времени совпадают с максимальными понижениями геомагнитного поля (24 августа в 12:00–13:00 UT, Rc= –1.25–1.30 ГВ, Dst = ~ –200 нТл;

31 августа в 18:00 UT, Rc= –0.7 ГВ, Dst = =~ –130 нТл).

24 августа в 10:00 UT радиус токового кольца был ~3 радиусов Земли, в 11:00 UT он составил ~5 радиусов Земли, в 12:00 – ~ 9 радиусов Земли, а в 15:00, 18:00 и 21:00 UT – ~5 радиусов Земли. 31 августа к концу суток изменения ЖГО на низкоширотных станциях КЛ были больше, чем на высоких и средних широ тах. В этот период радиус токового кольца уменьшался от ~5 до ~3 радиусов Земли.

Раздел 3.2 посвящен анализу наземных возрастаний интенсивности КЛ (GLE).

В разделе 3.2.1 исследовано GLE, обусловленное серией мощных протон ных событий на Солнце в августе–октябре 1989 г. Для анализа использовались данные 42 станций нейтронных мониторов и данные наблюдений интенсивно сти частиц, полученные на спутнике GOES-7.

Событие характеризуется сложностью временных профилей интегральной интенсивности КЛ и различием времен начала возрастания на различных стан циях, что свидетельствует о значительной анизотропии в угловом распределе нии частиц.

Судя по поведению параметра R0, который изменяется в пределах от ~0. до ~20 ГВ, размер областей с нестационарными электромагнитными полями на орбите Земли составляет ~1010–1012 см. Напряженность магнитного поля в этих областях (поведение параметра ) за счет временных вариаций может умень шаться почти до нулевых значений, а увеличиваться примерно в шесть раз. Зна чения параметра варьирует от ~0 до ~0.8, а pt – от ~0 до ~0.3 ГэВ. Макси мальное значение параметра R0 ~20 ГВ наблюдалось 29 сентября 1989 г. в 12.00–13.00 UT, возрастания интенсивности зарегистрированы даже на эквато риальных станциях.

В разделе 3.2.2 исследовано GLE, наблюдавшееся 15 июня 1991 г. Для анали за использовались данные 44 нейтронных мониторов и космического аппарата GOES-7. Амплитуды модуляции отсчитывались от фонового уровня 3 марта 1991 г.

Наблюдаемые временные профили вариаций интенсивности КЛ на различ ных станциях КЛ мировой сети существенно отличаются друг от друга. Так, на высокоширотных станциях и ряде среднеширотных (с ЖГО менее ~2–3 ГВ) на блюдалось возрастание интенсивности КЛ на 5–30 % в 10:00 UT 15 июня 1991 г.

Максимальное значение повышенной интенсивности КЛ зарегистрировано на антарктической станции Южный Полюс и составило 30 %. На станциях с более высокими ЖГО в этот же период наблюдается спад интенсивности. Следует отметить, что повышение интенсивности КЛ произошло на фазе восстановле ния форбуш-понижения, начавшегося после геомагнитной бури 13 июня 1991 г.

Поведение анизотропии относительно стабильно. Для частиц с жесткостью R = 4 ГВ в 09:00–12:00 UT 15 июня 1991 г. наблюдалась вторая гармоника, в момент времени 10:00 UT (во время вспышки) интенсивность КЛ повышена на ~ 30 % из направления ~ 150°, ~– 60° и на ~ 25 % – из направления ~ 300°, ~ 40°. В 13:00 (через два часа после вспышки) наблюдалась первая гармоника, интенсивность КЛ была понижена на ~ 85 % в направлении ~ 95°, ~0°. Для частиц с жесткостью R=10 ГВ вариации углового распределения идентичны вариациям интенсивности частиц с жесткостью R=4 ГВ, за исключением мо мента времени 10:00 UT (во время максимального возрастания КЛ), когда для частиц жесткостью R=10 ГВ доминирует первая сферическая гармоника, в то время как для частиц жесткостью R=4 ГВ ярко выражена двунаправленная ани зотропия.

Анализируя поведение параметров жесткостного спектра КЛ, можно ви деть, что изменение электромагнитных характеристик гелиосферы начинается до события. В частности, во второй половине 14 июня начинается возрастание параметра (от ~0.18 до ~0.20) и понижение параметра (от ~0.20 до ~0.17).

Возрастание интенсивности частиц (2 ГВ) обусловлено размером структур ММП, в которых происходило ускорение частиц под действием этих полей (возрастание параметра R0 с ~0.3 до ~1.8 ГВ).

Сопоставляя дифференциальные жесткостные спектры КЛ в отдельные моменты времени 15 июня 1991 г. с фоновым спектром КЛ (3 марта 1991 г.) (рис. 2) можно заключить, что используемый вид спектра хорошо описывает наблюдаемую зависимость интенсивности КЛ от их жесткости на всем анализи руемом временном интервале. При детальном анализе рис. 2 можно видеть, что в 08:00 UT 15.06.1991 г. при жесткостях выше ~0.8 ГВ наблюдается продолже ние форбуш-понижения, которое началось 13.06.1991 г. Повышение интенсив ности протонов с жесткостями до ~2–3 ГВ началось в 09:00 UT, а в 10:00 UT повышенная интенсивность частиц видна до жесткостей ~5–6 ГВ. В это же время в области более высоких энергий интенсивность частиц понижена отно сительно спокойного уровня. В последующие часы ситуация аналогична мо ментам, предшествующим началу GLE.

Рис. 2. Дифференциальные жесткостные спектры КЛ в отдельные моменты времени GLE 15.06.1991 г. Сплошная кривая – результаты расчетов модельного спектра в указанные моменты времени, треугольники – данные наблюдений;

штриховая кривая – расчетный фо новый спектр, точки – данные наблюдений.

Тот факт, что возрастание на орбите Земли потоков низкоэнергичных про тонов (~0.8 R~2–3 ГВ) произошло раньше, чем для более энергичных частиц, дает дополнительную информацию для исследования механизмов ускорения СКЛ и их распространения в межпланетном пространстве.

В разделе 3.2.3 анализируется GLE, зарегистрированное 20 января 2005 г.

Для анализа использовались усредненные за часовые временные интервалы данные наблюдений интенсивности протонов, полученные на спутнике GOES-11, и данные 43 станций нейтронных мониторов.

Первоначальное возрастание интенсивности частиц низких энергий обу словлено генерацией поляризационных электрических полей (возрастание па раметра ), которое началось в начале 15 января. Затем, наряду с ускорением поляризационными электрическими полями, происходит ускорение КЛ за счет бетатронного механизма вследствие генерации магнитных полей гелиосферы (возрастание параметра в начале 16 января). Генерация магнитных полей при водит к возрастанию напряженности ММП, что обусловливает понижение ин тенсивности высокоэнергичных частиц (возрастание параметров 1 и 2 в се редине 17 января). Понижение интенсивности за счет последних двух парамет ров наблюдается и для частиц малых энергий, но для частиц с жесткостью RR эффекты ускорения в вихревых и поляризационных электрических полях доми нируют над эффектами потери энергии в индуцированном электрическом поле, в связи с чем их интенсивность хотя и понижается, но остается выше фоновой.

Анализируя поведение параметров жесткостного спектра в событии 20 ян варя 2005 г., можно видеть, что значения параметров и мало отличаются от их значений в периоды предшествующих СПС. Это означает, что поляризаци онные и вихревые электрические поля в гелиосфере являются типичными, а возрастание интенсивности высокоэнергичных частиц (5 ГВ) обусловлено раз мером структур ММП, в которых происходило ускорение частиц под действием этих полей (возрастание параметра R0).

Используемый вид спектра хорошо описывает наблюдаемую зависимость интенсивности КЛ от их жесткости на всем анализируемом временном интервале, за исключением момента 07:00 UT 20 января, т. е. на начальной стадии GLE.

Относительные изменения интенсивности КЛ с R=4 ГВ в зависимости от асимптотических направлений в солнечно-эклиптической геоцентрической сис теме координат для различных моментов времени 20 января 2005 г. указывают на относительно стабильное поведение анизотропии КЛ в период ее макси мальных значений. Так, на начальной фазе GLE в 06:55 UT увеличенный поток приходил из направления ~100°, ~ –75° (5100 %), в 07:00 UT – из направления ~ 60°, ~ –65° (7500 %), в 07:05 и 07:15 UT – из направления ~15°, ~ –60° (2300 % и 850 % соответственно). В течение всего этого периода приход частиц проис ходил из направлений, ортогональных вектору ММП. В дальнейшем увеличен ный поток частиц приходил из направлений ~120°, ~ – 170°, ~ 0 – 30°, совпа дающих с направлением ММП.

Вариации интенсивности энергичных частиц в рассматриваемом диапазоне обусловлены изменением энергии ГКЛ под действием электромагнитных по лей, возникающих в гелиосфере вследствие распространения СКЛ, которые, в свою очередь, из-за обмена энергией с ГКЛ и частицами плазмы СВ перемеща ются в область меньших энергий и регистрируются только в краткие моменты времени (например, в 07:00 UT 20.01.2005 г., о чем можно судить по расхожде ниям между модельным и наблюдаемым спектрами в области малых энергий).

В разделе 3.2.4 анализируются характеристики спектра и анизотропии КЛ в период GLE в декабре 2006 г. Для анализа использовались усредненные за ча совые интервалы времени и откорректированные на геометрический фактор данные наблюдений интенсивности протонов со спутника GOES-11 и данные станций нейтронных мониторов.

При сравнении временных вариаций параметров жесткостного спектра КЛ с временными профилями интенсивности низкоэнергичных протонов можно сделать вывод о том, что возрастание интенсивности КЛ низких энергий обу словлено ускорением частиц межпланетной среды поляризационными и вихре выми электрическими полями (возрастание параметров и ), которое нача лось 5 декабря в момент пересечения Землей токового слоя.

Используемый вид спектра хорошо описывает наблюдаемую зависимость интенсивности КЛ от их жесткости на всем анализируемом временном интер вале за исключением моментов 04:00 и 05:00 UT 13 декабря, т. е. на начальной стадии GLE.

В момент регистрации GLE наблюдается значительная анизотропия. Расп ределения частиц с жесткостью R=4 ГВ по направлениям прихода указывает на то, что максимальные потоки КЛ наблюдались в 04:00 UT из направления 170°, –20° (~150 %), т. е. практически из антисолнечного направления.

Раздел 3.3 посвящен исследованию природы всплесков интенсивности низкоэнергичных КЛ в марте 1986 г. Использовались данные наблюдений ин тенсивности частиц со спутника GOES-7 и данные 42 нейтронных мониторов.

Анализируя поведение параметров жесткостного спектра КЛ, можно за ключить, что наблюдаемые всплески интенсивности частиц происходят в ос новном вследствие появления в гелиосфере более крупномасштабных структур ММП с переменными электромагнитными полями по сравнению с фоновыми структурами в солнечной короне и гелиосфере, которые, по-видимому, являют ся следствием перманентных микровзрывных процессов на малых пространст венных масштабах.

Раздел 3.4 на примере изучения модуляции КЛ в апреле 2008 г. и октябре 2009 г. дает интерпретацию особенностей поведения ГКЛ в минимуме 24 сол нечного цикла [5], который характеризуется рекордным возрастанием ГКЛ в 2008–2009 гг.

Использовались данные наблюдений интенсивности КЛ со спутника GOES-11 и данные 44 нейтронных мониторов. Амплитуды модуляции отсчи тывались от спокойного уровня в апреле 2008 г.

Результаты расчетов хорошо соответствуют данным наблюдений, полу ченным по мировой сети станций КЛ, а изменения энергии КЛ в электромаг нитных полях гелиосферы в апреле 2008 г. и октябре 2009 г. не противоречат значениям «модуляционного параметра» для периодов минимума солнечной активности, полученным на основе модели «силового поля». Результаты расче тов жесткостных спектров протонов показаны на рис. 3, где штриховая кривая – жесткостной спектр протонов в апреле 2008 г., сплошная – в октябре 2009 г., треугольники и точки – данные наблюдений.

Изменения энергии КЛ в электромагнитных полях гелиосферы в апреле 2008 г. в среднем составили ~0.50 ГВ, а в октябре 2009 г. – ~0.37 ГВ. Эти вели чины близки значениям модуляционного параметра для периодов минимума солнечной активности.

Определяющим фактором увеличения потоков ГКЛ на орбите Земли в ок тябре 2009 г. по сравнению с апрелем 2008 г. является уменьшение потерь энер гии при движении частиц в регулярных электромагнитных полях гелиосферы.

Рис. 3. Дифференциальные спектры протонов на орбите Земли в апреле 2008 и октябре 2009 г. (пунктирная кривая – жесткостной спектр протонов в апреле 2008 г., сплошная – в октябре 2009, треугольники и точки – данные наблюдений).

Раздел 3.5 показывает соответствие результатов расчета эксперименталь ным данным. Для анализа использовались данные 44 станций нейтронных мо ниторов за 2004–2005 гг. и спутника GOES-11.

При анализе наиболее мощных солнечных протонных событий и времен ного хода интенсивности КЛ за исследуемый период показано, что исследуемое выражение для спектра весьма удовлетворительно описывает вариации интен сивности КЛ в диапазоне энергий от единиц МэВ до десятков ГэВ.

Получено хорошее соответствие наблюдаемых значений интенсивности расчетным для отдельных СПС в 2004 и 2005 г. (коэффициенты корреляции – от 0.97 до 0.999). Выделяется событие 15–27.01.2005 г., в котором в отличие от других приведенных событий наблюдается разброс точек относительно прямой линии, что объясняется наличием источников частиц солнечного происхождения.

Наблюдается высокая корреляция между усредненными за сутки наблю даемыми и расчетными значениями интенсивности КЛ за период 2004–2005 гг.

(коэффициент корреляции ~0.989).

В четвертой главе описывается влияние космических факторов на коли чество отказов спутниковой электроники.

Одним из определяющих факторов, влияющих на радиационную обстановку в околоземном космическом пространстве, могут быть возрастания интенсивности КЛ при СПС. В этом случае для качественного учета радиационной обстановки на спутниковых орбитах необходимы не только надежное количественное определе ние параметров энергетического спектра КЛ за весь период возрастания, но и оп ределение вариаций планетарной системы ЖГО. Особенно это касается тех случа ев, когда СПС наблюдаются в периоды геомагнитных бурь, во время которых из меняются условия доступа заряженных частиц на орбиты спутников и происходит высыпание частиц из радиационных поясов. За счет увеличения плотности верх них слоев атмосферы возможно изменение орбиты спутников.

Исследовано влияние космических факторов, характеризующихся пере менными во времени потоками высокоэнергичных частиц, на количество отка зов электроники высокоорбитальных спутников за период август–октябрь 1989 г.

(рис. 4), когда количество этих отказов было экстремальным.

Рис. 4. Количество отказов спутниковой электроники за период август–октябрь 1989 г.

Сплошная кривая – среднее за сутки расчетное количество отказов, точки – наблюдаемое среднесуточное количество отказов.

Коэффициент корреляции между расчетным и наблюдаемым количествами отказов составляет ~0.9.

Наибольшее количество отказов отмечалось с 82 (19 октября) по 89 (26 ок тября) день 1989 г. (73 отказа на 75 спутниках) и было обусловлено суперпози цией двух факторов: возрастанием интенсивности КЛ за пределами магнито сферы и одновременным понижением ЖГО вследствие мощных геомагнитных возмущений.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные при работе над диссертацией.

1. Использованная в работе модель модуляции КЛ адекватно объясняет широкий спектр явлений при КВМ: вариации жесткостного спектра и анизо тропии КЛ, GLE, форбуш-понижения и т. д.

2. Используемый вид спектра удовлетворительно описывает временные профили интенсивности КЛ и их жесткостные спектры в энергетическом диапазо не от ~15 МэВ до десятков ГэВ. Наблюдается высокая степень соответствия ана лизируемых временных рядов (коэффициент корреляции составил ~ 0.989).

3. На основе сравнения временных вариаций параметров жесткостного спектра КЛ с временными профилями интенсивности КЛ можно сделать вывод, что накануне СПС происходят изменения электромагнитных характеристик ге лиосферы. В частности, можно видеть, что за несколько часов или десятков ча сов перед СПС происходит генерация локальных поляризационных электриче ских полей (возрастание параметра ), понижение напряженности магнитных полей в мелкомасштабных структурах гелиосферы (уменьшение параметра ), а также возрастание напряженности крупномасштабного ММП (параметр 1).

Данное обстоятельство позволяет надеяться на возможность прогнозиро вания СПС при мониторинге электромагнитных характеристик гелиосферы по эффектам в КЛ.

4. Обнаружено возрастание на орбите Земли потоков низкоэнергичных протонов (~0.8 R ~ 2–3 ГВ), которое происходило раньше, чем для более энер гичных частиц, что может являться дополнительной информацией при изучении механизмов ускорения и распространения СКЛ в межпланетном пространстве.

5. Определяющим фактором увеличения потоков ГКЛ на орбите Земли в октябре 2009 г. по сравнению с апрелем 2008 г. является уменьшение потерь энергии при движении частиц в регулярных электромагнитных полях гелиосферы.

6. Показано, что спектр вариаций КЛ не описывается степенной функцией жесткости в широком диапазоне энергий. Спектр вариаций КЛ является сте пенным только при жесткостях частиц выше ~10–15 ГВ. Из пяти проанализиро ванных форбуш-понижений в двух случаях (март 1991 г. и октябрь 2003 г.) спектр вариаций КЛ является жестким ( ~ – 0.9), а в трех случаях (ноябрь 2003 и ноябрь 2004 г., август 2005 г.) – мягким ( ~ –1.1 –1.6).

7. В рамках простейших моделей кольцевого тока в магнитосфере Земли по поведению зависимости изменений пороговых ЖГО (Rc) от пороговых же сткостей Rc можно судить о его радиусе и силе.

8. Полученные результаты по изменениям пороговых ЖГО (Rc) от поро говых жесткостей Rc в периоды геомагнитных возмущений могут быть исполь зованы для тестирования различных моделей магнитосферных токовых систем и их динамики.

9. Максимальное количество отказов спутниковой электроники, наблю давшееся с 19 по 26 октября 1989 г., было обусловлено суперпозицией двух факторов: возрастанием интенсивности КЛ за пределами магнитосферы и одно временным понижением ЖГО вследствие мощных геомагнитных возмущений.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Dvornikov, V.M. Variations in rigidity spectrum and anisotropy of cosmic rays during spo radic phenomena in the heliosphere in October–November 2003 / V.M. Dvornikov, V.E. Sdobnov, M.V. Yudina (M.V. Kravtsova) // Cosmic Research. – 2004. – V. 42. – N 6. – P. 619–625.

2. Ермолаев, Ю.И. Год спустя: солнечные, гелиосферные и магнитосферные возмуще ния в ноябре 2004 г. / Ю.И. Ермолаев, Л.М. Зеленый, Г.Н. Застенкер, А.А. Петрукович, М.Ю.

Ермолаев, Н.С. Николаева, М.И. Панасюк, С.Н. Кузнецов, И.Н. Мягкова, Е.А. Муравьева, Б.Ю. Юшков, И.С. Веселовский, А.В. Дмитриев, А.Н. Жуков, О.С. Яковчук, B.Д. Кузнецов, И.М. Черток, В.Н. Ишков, А.В. Белов, Е.А. Ерошенко, В.Г. Янке, C.П. Гайдаш, X.Д. Канони ди, С.В. Кузин, И.А. Житник, А.П. Игнатьев, В.А. Слемзин, Н.К. Суходрев, С.А. Шестов, М.В. Еселевич, В.Г. Еселевич, Г.В. Руденко, В.М. Дворников, В.Е. Сдобнов, М.В. Кравцова, В.М. Богод, В.С. Котельников, Л.А. Першаков, М.И. Белоглазов, В.И. Власов, И.В. Чашей, Н.Г. Клейменова, О.В. Козырева, В.И. Козлов, В.А. Пархомов, Ю.А. Кугаенко, Р.З. Хисамов, В.Л. Янчуковский, К. Кудела // Геомагнетизм и аэрономия. – 2005. – Т. 45. – № 6. – С. 723–763.

3. Дворников, B.М. Вариации планетарной системы жесткостей геомагнитного обреза ния космических лучей в октябре–ноябре 2003 г. / B.М. Дворников, В.Е. Сдобнов, М.В.

Юдина (М.В. Кравцова) и др. // Геомагнетизм и аэрономия. – 2005. – Т. 45, – № 1. – С. 58–63.

4. Дворников, В.М. Вариации жесткостного спектра и анизотропии космических лучей в октябре–ноябре 2003 г. / B.М. Дворников, В.Е. Сдобнов, М.В. Юдина (М.В. Кравцова) // Известия РАН. Серия физ. – 2005. – Т. 69. – № 6. – С. 825–828.

5. Дворников, B.М. Модуляция космических лучей регулярными электромагнитными полями гелиосферы в периоды солнечных протонных событий / B.М. Дворников, В.Е. Сдоб нов, А.А. Луковникова, М.В. Юдина (М.В. Кравцова) // Известия РАН. Сер. физ. – 2005. – Т.

69. – № 6. – С. 821–824.

6. Дворников, В.М. Корональные выбросы массы и эффекты в космических лучах / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Известия РАН. Сер. физ. – 2006. – Т. 70. – № 10. – С. 1504–1507.

7. Дворников, В.М. Вариации жесткостного спектра космических лучей в период событий января 2005 г. / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, А.А. Луковникова, В.Е. Сдобнов // Известия РАН. Сер. физ. – 2007. – Т. 71. – № 7. – С. 975–977.

8. Дворников, В.М. О возможности прогноза солнечных протонных событий / B.М.

Дворников, М.В. Кравцова, А.А. Луковникова, В.Е. Сдобнов // Известия РАН. Сер. физ. – 2007. – Т. 71. – № 7. – С. 978–980.

9. Dvornikov, V.M. The method for predicting solar proton events / V.M. Dvornikov, M.V.

Kravtsova, A.A. Lukovnikova, V.E. Sdobnov // Adv. Space Res. – 2009. – V. 43. – N 4. – P. 735–738.

10. Дворников, В.М. Первичные и вторичные эффекты в вариациях космических лучей при солнечных протонных событиях / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, А.А. Луковникова, В.Е. Сдобнов // Известия РАН. Сер. физ. – 2009. – Т. 73. – № 3. – С. 342–344.

11. Дворников, В.М. Изменения жесткости геомагнитного обрезания в Иркутске / B.М.

Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Известия РАН. Сер. физ. – 2009. – Т. 73. – № 3. – С. 388–392.

12. Kravtsova, M.V. Effects in cosmic rays in March 1991 / M.V. Kravtsova, V.E. Sdobnov // Geomagnetism and Aeronom. – 2011. – V. 51. – N. 7. – P. 958 –962.

13. Dvornikov, V.M. A unified formation mechanism for the cosmic-ray rigidity in the energy range from a few MeV to several tens of GeV for different phenomena in the heliosphere / V.M.

Dvornikov, V.E. Sdobnov, M.V. Yudina (M.V. Kravtsova) // The 27th General Assembly of the European Geophysical Society (EGS), Nice, France, 21–26 April, 2002. Geophysical Research Ab stracts. – 2002. – V. 4. – GS02-A-01108 (CD-ROM).

14. Dvornikov, V.M. On the possibility of monitoring and forecasting the «space weather» from variations of the cosmic-ray rigidity spectrum / V.M. Dvornikov, V.E. Sdobnov, M.V. Yudina (M.V.

Kravtsova) // The 27th General Assembly of the European Geophysical Society (EGS), Nice, France, 21–26 April, 2002. Geophysical Research Abstracts. – 2002. – V. 4. – EGS02-A-01106 (CD-ROM).

15. Дворников, В.М. Влияние вариаций интенсивности космических лучей на сбои в работе электроники высокоорбитальных спутников / В.М. Дворников, В.Е. Сдобнов, М.В.

Юдина (М.В. Кравцова) и др. // Труды VI Конференции молодых ученых «Волновые процес сы в проблеме космической погоды» БШФФ-2003. – Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2003. – С. 122–124.

16. Юдина, М.В. (Кравцова, М.В.) О природе всплесков интенсивности низкоэнергич ных космических лучей / М.В. Юдина (М.В. Кравцова), В.М. Дворников, В.Е. Сдобнов // Труды VII Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом» БШФФ-2004. – Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2004. –С. 178–180.

17. Дворников, В.М. Вариации анизотропии космических лучей при спорадических яв лениях в гелиосфере в октябре–ноябре 2003 г. / В.М. Дворников, В.Е. Сдобнов, М.В. Юдина (М.В. Кравцова) // Труды 28ой Всерос. конф. по космич. лучам. Москва, МИФИ, 07–11 июня 2004 г.: тексты докладов. – М.: 2004. С. 2214. (CD-ROM).

18. Дворников, В.М. Мониторинг электромагнитных и радиационных условий в гелио сфере по эффектам в космических лучах / B.М. Дворников, В.Е. Сдобнов, М.В. Юдина (М.В.

Кравцова) // Солнечно-земная физика. – 2005. – Т. 121. – № 8. – С. 49–51.

19. Dvornikov, V.M. Variations of parameters of rigidity spectrum of cosmic rays during events of January, 2005 / V.M. Dvornikov, M.V. Kravtsova, A.A. Lukovnikova, V.E. Sdobnov, A.V. Belov, E.A. Eroshenko, V.G. Yanke, O.N. Kryakunova // Proc. 30th ICRC. Merida, Mexico. – 2007. – V. 1. – P. 155–158.

20. Dvornikov, V.M. Forecast of the Solar Proton Events according to the Rigidity Spectrum Variations of Cosmic Rays / V.M. Dvornikov, M.V. Kravtsova, A.A. Lukovnikova, V.E. Sdobnov, O.N. Kryakunova // Proc. 30th ICRC. Merida, Mexico. – 2007. – V. 1. – P. 127–130.

21. Дворников В.М., Ускорение космических лучей в гелиосфере / В.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Труды VIII Конференции молодых ученых «Астрофизика и физика околоземного космического пространства» БШФФ-2005. – Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2005. С. 167–169.

22. Дворников, В.М. Вариации параметров межпланетной среды и изменения жестко стей геомагнитного обрезания космических лучей в ноябре 2004 г. / B.М. Дворников, М.В.

Кравцова, А.А. Луковникова, В.Е. Сдобнов // Труды VIII Конференции молодых ученых «Астрофизика и физика околоземного космического пространства» БШФФ-2005. – Иркутск:

Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2005. – С. 207–210.

23. Дворников, В.М. Изменения энергии космических лучей при спорадических явле ниях в гелиосфере / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Труды Всерос. конф.

«Экспериментальные и теоретические исследования основ прогнозирования гелиогеофизи ческой активности». – Троицк, 2005. – С. 97–102.

24. Дворников, В.М. Вариации жесткостного спектра и анизотропии космических лу чей в период солнечно-протонного события 20 января 2005 / B.М. Дворников, М.В. Кравцо ва, А.А. Луковникова, В.Е. Сдобнов // Труды XI Конференции молодых ученых «Физические процессы в космосе и околоземной среде» БШФФ-2006. – Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2006. – С. 207–210.

25. Dvornikov, V.M. Correlation between variations of cosmic ray spectrum and interplane tary medium parameters / V.M. Dvornikov, M.V. Kravtsova, V.E. Sdobnov // Proc. Solar-Extreme Events 2005: Fundamental Science and Applied Aspects. 2nd Intern. Symposium SEE-2005 (Nor Amberd, Armenia, 26–30 September, 2005), 2006. – P. 176–179.

26. Дворников, В.М. Вариации жесткостного спектра и анизотропии космических лу чей при корональных выбросах массы / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Труды X Конференции молодых ученых «Современные проблемы в астрофизике и физике космической плазмы» БШФФ-2007. – Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2007. – С. 200–202.

27. Дворников, В.М. Прогноз солнечных протонных событий по вариациям жесткост ного спектра космических лучей / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Cб. тру дов Всерос. конф. «Современные проблемы космической физики». – Якутск, 2008. – С. 127–130.

28. Дворников, В.М. Трансформации жесткостного спектра галактических космических лучей при солнечных протонных событиях / / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Труды 30ой Всерос. конф. по космическим лучам (Санкт-Петербург, 2–7 июля 2008 г.). – 2008. – MOD_10.pdf (CD-ROM).

29. Дворников, В.М. Характеристики спектра и анизотропии космических лучей в пе риод GLE в декабре 2006 г. / B.М. Дворников, М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Труды XI Конференции молодых ученых «Гелио- и геофизические исследования» БШФФ-2009. – Ир кутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2009. – С. 259–263.

30. Кравцова, М.В. Вариации пороговых жесткостей геомагнитного обрезания космиче ских лучей в августе 2005 г. / М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Сб. тезисов, материалы Семна дцатой Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (ВНКСФ–17, Екатеринбург): материалы конференции, тезисы докладов. – Екатеринбург:

Изд-во АСФ России, 2011. – Т. 1. – С. 360.

31. Кравцова, М.В. Вариации функции распределения космических лучей в августе 2005 г.

/ М.В. Кравцова, В.Е. Сдобнов // Сб. тезисов, материалы Семнадцатой Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (ВНКСФ-17, Екатеринбург): материалы конференции, тезисы докладов. – Екатеринбург: Изд-во АСФ России, 2011. – Т. 1. – С. 358.

32. Kravtsova, M.V. Modulation of cosmic rays during solar cycle 24 minimum / M.V.

Kravtsova, V.E. Sdobnov // Proc. 32th ICRC, Beijing, China, 11–19 August 2011. – 2011. – V. 11. – P. 228–230.

33. Кравцова, М.В. Солнечное протонное событие 15 июня 1991 г. / М.В. Кравцова, В.Е.

Сдобнов // Труды XII Конференции молодых ученых «Гелио- и геофизические исследова ния» БШФФ-2011. – Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2011. – С. 77–80.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Топтыгин, И.Н. Космические лучи в межпланетных магнитных полях / И.Н. Топты гин – М.: Наука, 1983. – 301 с.

2. Dvornikov, V.M. Variations in the rigidity spectrum and anisotropy cosmic rays at the pe riod of Forbush effect on the 12–25 Jule 1982 / V.M. Dvornikov, V.E. Sdobnov // IJGA. – 2002. – V. 3. – N 3. – P. 217–228.

3. Richardson, I.G. Bidirectional particle flows at cosmic ray and lower (~ 1 MeV) energies and their association with interplanetary coronal mass ejections/ejecta / I.G. Richardson, V.M.

Dvornikov, V.E. Sdobnov, H.V. Cane // J. Geophys. Res. – 2000. – V. 105. – N A6. – P. 12579– 12591.

4. Kravtsova, M.V. Modulation of cosmic rays during solar cycle 24 minimum / M.V.

Kravtsova, V.E. Sdobnov // Proc. 32th ICRC, Beijing, China, 11–19 August 2011. – 2011. – V. 11. – P. 228–230.

5. Базилевская, Г.А. Особенности вариаций космических лучей в фазе минимума между и 24 солнечными циклами / Г.А. Базилевская, М.Б. Крайнев, В.С. Махмутов и др. // Известия РАН. Сер. физ. – 2011. – Т. 75. – № 6. – С. 831–834.

Отпечатано в издательском отделе ИСЗФ СО РАН Заказ № 129 от 31 мая 2012 г.

Объем 23 с.

Тираж 120 экз.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.