11- и 22 – летние вариации анизотропии галактических космических лучей Г.Ф. Крымский, П.А. Кривошапкин, В.П. Мамрукова, В.Г. Григорьев, С.К. Герасимова. - презентация

1 11- и 22 – летние вариации анизотропии галактических космических лучей Г.Ф. Крымский, П.А. Кривошапкин, В.П. Мамрукова, В.Г. Григорьев, С.К. Герасимова Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г.Шафера СО РАН, Якутск, Россия

2 Абстракт На материале мировой сети нейтронных мониторов и Якутского подземного комплекса мюонных телескопов обнаружены 11- летняя и 22- летняя модуляции галактических космических лучей, обусловленные электрическим и магнитным дрейфом. Рассмотрены долговременные изменения анизотропии в диапазоне энергий ( ГэВ). Обсуждаются некоторые особенности поведения анизотропии в период переполюсовки общего магнитного поля Солнца.

3 Введение Анизотропия космических лучей в солнечной системе возникает вследствие их диффузии в спиральном магнитном поле Солнца (Крымский Г.Ф.(1964),Паркер Е.Н.(1965). Эта диффузия компенсирует вынос космических лучей солнечным ветром и направлена внутрь солнечной системы. Такая картина была дополнена представлениями о магнитном дрейфе частиц (Levy E.H.,1976), с помощью которого находит объяснение 22-летняя модуляция анизотропии космических лучей.

4 Анализ данных 1. Данные мировой сети нейтронных мониторов за гг. 2. Данные подземного комплекса мюонных телескопов на поверхности земли и на уровнях 7, 20 и 60 м.в.э. за гг. 3. Данные ст.Нагоя гг. 0.6 b 4. А(Е) =, где b = 40 ГэВ. b + E 5. А м. др. ( вдоль ММП) и А эл. др.(поперек ММП)

5 Рис. 1а. Эффекты магнитной дрейфовой анизотропии космических лучей

6 Рис. 1 б Электрическая дрейфовая анизотропия космических лучей

7 Обсуждение Диффузионно-дрейфовая картина возникновения анизотропии остается справедливой и тогда, когда частота случайных рассеяний частиц становится пренебрежимо малой, а частицы совершают движение в регулярном электромагнитном поле. Поэтому рассмотрено поведение космических лучей в потенциальном электрическом поле, а затем учтены эффекты, вносимые вихревым электрическим полем. Наиболее простое описание состоит в том, что поле считается регулярным во всей гелиосфере, а за ее пределами оно предполагается исчезающее малым.

8 Электрическое поле в гелиосфере будет потенциальным, если межпланетное магнитное поле осесимметрично, а нейтральный слой располагается на фиксированной гелиошироте, В этом случае и электрическое поле описывается потенциалом, где - гелиоширота. Этот потенциал достигает максимума на нейтральном слое. Модуляция космических лучей в этом случае описывается формулой где - функция распределения, зависящая от энергии частицы, а - функция распределения за границей гелиосферы.

9 В эпоху положительной полярности существует гелиоширотная модуляция, приводящая к минимуму космических лучей на слое и их градиенту, направленному в обе стороны от него. Этому градиенту соответствует анизотропия, при которой избыток частиц должен приходиться примерно на 3 часа местного времени и направлена перпендикулярно к линиям межпланетного магнитного поля. Под действием электрического поля частицы совершают дрейф, которому соответствует анизотропия с максимумом в 15 часов местного времени. В сумме эти два эффекта взаимно гасятся и анизотропия отсутствует. Аналогичный результат будет в эпоху отрицательной полярности, где магнитные и электрические поля, а также градиент имеют обратные знаки.

10 При деформированном нейтральном слое – с «гофром», потенциальное электрическое поле сохраняется везде, кроме самого нейтрального поля, где Быстрый дрейф частиц вдоль слоя в отсутствии там электрического поля выравнивает интенсивность космических лучей в пределах гелиоширот, до которых достигает гофр. В результате в эпоху положительной полярности наблюдается анизотропия, обусловленная только электрическим дрейфом и с максимумом в 15 часов местного времени. от Солнца Н V эл. др. (набл. А эл. др.)

11 При отрицательной полярности, вынос частиц космических лучей вследствие электрического дрейфа не компенсируется их поступлением с высоких широт. Поэтому радиальная компонента потока должна компенсироваться поступлением частиц в сторону Солнца вдоль силовых линий магнитного поля. В итоге анизотропия имеет максимум в 18 часов местного времени. к Солнцу комп. поток Н (набл. А м. др.) Vэл. др.

12 Заключение Анизотропия космических лучей является чувствительным инструментом, отражающим крупномасштабные процессы в гелиосфере. В частности, потенциальное электрическое поле сопровождается исчезновением анизотропии. Энергетический спектр анизотропии позволяет оценивать степень деформации нейтрального слоя. Спасибо за внимание Работа поддержана грантом РФФИ , Программой Президиума РАН 16, часть 3, проект 14.2, комплексным интеграционным проектом СО РАН 3.10.