Галактические космические лучи в период 2006-2010 гг. по данным измерений в стратосфере Г.А. Базилевская, М.Б. Крайнев, В.С. Махмутов, А.К. Свиржевская, - презентация

1 Галактические космические лучи в период гг. по данным измерений в стратосфере Г.А. Базилевская, М.Б. Крайнев, В.С. Махмутов, А.К. Свиржевская, Н.С. Свиржевский, Ю.И. Стожков Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН К о н ф е р е н ц и я «Физика плазмы в солнечной системе» февраля 2011 г., ИКИ РАН

2

3 Переходные кривые космических лучей в атмосфере Земли. Наиболее показательной и точной характеристикой для изучения модуляционных эффектов являются потоки частиц в максимуме переходной кривой.

4 Среднемесячные значения потоков КЛ по измерениям в максимуме переходной кривой в атмосфере над Мурманском на фоне числа солнечных пятен циклы Rz

5

6 September 29, 2009: "In 2009, cosmic ray intensities have increased 19% beyond anything we've seen in the past 50 years," says Richard Mewaldt of Caltech. "The increase is significant, and it could mean we need to re-think how much radiation shielding astronauts take with them on deep-space missions."

7

8

9 Отрезки внизу – периоды, по которым сделана нормировка Цикл 19 Цикл 22 Цикл 21 Цикл 23

10 Разность 2009 г г. Переходные кривые космических лучей, Rc=0.6 ГВ. Поглощение потока частиц в атмосфере

11 Переходные кривые космических лучей, Rc=0.6 ГВ. Разность 2008 г г. Поглощение потока частиц в атмосфере

12 Сравнение спектров поглощения в гг. и гг.

13 Интегральный энергетический спектр частиц, пришедших на орбиту Земли в конце 2008-середине2009 гг., по данным измерений в Мурманской обл., в предположении, что поток состоял из протонов и гелия. Энергия определена по поглощению частиц в атмосфере. Геометрические факторы счетчика и телескопа, зависящие от углового распределения частиц, - по отношению темпов счета одиночного счетчика и телескопа.

14 Поток по данным измерений в Московской обл. получен экстраполяцией к границе атмосферы Такой поток частиц не будет заметен на нейтронных мониторах

15

16

17

18

19

20

21 Heber et al., ApJ, 699:1956–1963, …both electron and proton count rates reached the same level at solar minimum early 1987….Measurements of electrons and protons allow us to predict that the 2.5 GV GCR proton intensity will increase by a factor of 1.3 if the tilt angle reaches values below 10 …. Thus, in agreement with the model of Ferreira & Potgieter (2004) we would expect to observe the highest GCR intensities ever measured in heliospheric space. Leftt: 26-day averaged count rates of 1.2 GV GCR electrons from the MEH experiment onboard ICE (black curve) and helium from the GME (red curve) aboard IMP-8 from 1980 to The sunspot number (black) and the tilt angle (red) of the solar magnetic field are displayed in the lower panel of the figure. Right: 56 day averaged normalized count rates of 2.5 GV electrons and protons from 2000 to 2009 (KET/Ulysses).

22 …We solved the CR transport equation numerically with a set of parameters which provide the best available fit to observations throughout the heliosphere (a boundary at 120 AU and a termination shock of the solar wind at 90 AU) during solar minimum periods in the qA

23 Крайнев и Калинин, Изв. РАН, сер.физ., 2011, в печати Решение транспортного уравнения с учетом диффузии и дрейфа КЛ низких (R 0.8 ГВ, сплошная кривая) и высоких (R 10 ГВ, пунктир) энергий. Не удается описать эксперимент для набора параметров, подобранных для минимумов 1987 и 1997 гг. Требуется увеличение длины свободного пробега низкоэнергичных частиц, в то время как для высоких энергий она остаётся такой же, как в «нормальных» циклах.

24 Заключение В минимуме циклов солнечной активности модуляция потоков галактических КЛ была рекордно низкой за всю историю непрерывных наблюдений КЛ, что привело к значительному увеличению потока КЛ на орбите Земли. В конце 2008 г. начался преимущественный рост потоков частиц с энергией меньше нескольких ГэВ, который был зарегистрирован в стратосферных измерениях КЛ, но не проявился на нейтронных мониторах на уровне моря. В 2009 г. этот дополнительный поток достиг максимальных значений ~0.1 см -2 с -1 ср -1 при Е>200 МэВ/н. Энергетический спектр потока частиц, пришедших на орбиту Земли с2008г. по 2009 г., существенно отличался от спектров частиц, приходящих на орбиту Земли до 2008 г. Хотя современные теории модуляции ГКЛ могут описать рекордный рост интенсивности в 2009 г. ( Moraal and Stoker, 2009; Heber et al., 2009; отчасти Крайнев и Калинин, 2011), детальное теоретическое описание динамики энергетического спектра ГКЛ в период минимума между циклами 23 и 24 еще предстоит выполнить.

25 Спасибо!

26

27

28

29 Характеристики зонда Вес радиозонда в сборе 750 г. Рабочий диапазон атмосферного давления мбар. Энергетические пороги: гейгеровский счетчик - электроны 0.2 МэВ, протоны 5 МэВ; счетчиковый телескоп - электроны 5 МэВ, протоны 30 МэВ. Эффективность регистрации заряженного излучения близка к 100%. Эффективность регистрации гамма-квантов в интервале энергии кэВ, в среднем, около 0.5%. Геометрический фактор (для изотропного углового распределения): для гейгеровского счетчика см2 ср, для счетчикового телескопа 18.5 см2 ср.

30 Станции постоянных измерений космических лучей в атмосфере СтанцияГеграфич. координаты Порог геомагн. обрезания ГВ L-оболочкаПериод измерений Оленья, Апатиты, Мурманская обл. 68º57'N 33º03'E – наст. время Долгопрудный Московская обл 'N 37 31'E – наст. время Алма-Ата Казахстан 43 15'N 76 55'E Мирный, Антарктика 66 34'S 92º55'E 0.03~ – наст. время

31 Потоки заряженных частиц в атмосфере Земли

32 ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA/SUN SPOT_NUMBERS/docs/maxmin.new wholerisefall cycleminmaxduration Солнечный цикл 23 был самым длительным за последние 55 лет. Минимум между циклами 23 и 24 был самым продолжительным и глубоким. Лог. масштаб

33

34

35

36 Переходные кривые космических лучей, Rc=2.35 ГВ. Имеется размножение частиц в атмосфере

37