Иркутск, Россия
сотрудник с 01.01.1999 по настоящее время
Иркутск, Иркутская область, Россия
Иркутск, Россия
УДК 53 Физика
По данным наземных измерений на мировой сети нейтронных мониторов и космических аппаратах GOES-15 исследована 27-дневная вариация интенсивности космических лучей (КЛ) в ноябре–декабре 2014 г. Показано, что определяющим фактором значительного различия в ее амплитудах являются существенные изменения потерь энергии при движении частиц в регулярных электромагнитных полях гелиосферы. В этот период под воздействием огромной корональной дыры на юге Солнца в межпланетном пространстве существовала долгоживущая коротирующая ловушка такой конфигурации, при которой для КЛ с энергией ~3–20 ГэВ наиболее эффективно происходила ее потеря, за счет чего в наземных измерениях интенсивности КЛ нейтронными мониторами наблюдалась аномально большая амплитуда 27-дневной вариации.
модуляция космических лучей, солнечная активность, 27-дневные вариации
ВВЕДЕНИЕ
Важной особенностью межпланетного пространства является его секторная структура. Это означает, что в плоскости эклиптики может существовать четное число секторов с различным направлением радиальной компоненты межпланетного магнитного поля (ММП).
Секторная структура ММП связана с существованием нейтрального токового слоя, разделяющего полусферы, в которых радиальная компонента имеет противоположное направление (поскольку магнитный поток через любую замкнутую поверхность равен нулю, магнитное поле в разных областях пространства должно быть направлено в противоположные стороны). Каждые 22 года магнитное поле Солнца меняет знак — происходит переполюсовка. Токовый слой находится приблизительно в плоскости солнечного экватора и имеет гофрированную структуру — он попеременно отклоняется к северу и югу от экватора. В результате вращения Солнца складки токового слоя закручиваются в спирали.
Земля, двигаясь в межпланетном пространстве, попадает в секторы с различным направлением радиальной компоненты ММП. Из-за долготных и широтных градиентов скорости солнечного ветра (СВ), имеющих место вблизи Солнца, по мере удаления от него возникают радиальные градиенты скорости, которые приводят к образованию бесстолкновительных ударных волн вблизи границ секторов. Такие волны возникают на расстояниях от 1 а.е. и прослеживаются до расстояний нескольких а.е.
Если комплекс активности существует в течение нескольких оборотов Солнца, то из-за того что магнитная неоднородность как бы привязана к определенной силовой линии, «выходящей» из данного меридиана, она будет вращаться вместе с Солнцем. Распространение КЛ в гелиосфере при наличии таких неоднородностей вызывает 27-дневную вариацию. Исследованию влияния коротирующих структур СВ на поведение КЛ посвящены многочисленные работы, например [Lee et al., 2010; Modzelewska, Alania, 2013; Gil, Alania, 2016].
Обычно амплитуда 27-суточной вариации нейтронной компоненты КЛ, измеренная на уровне моря, не превышает ~0.7–1.0 % от спокойного уровня [Дорман, 1963].
Начиная со второй половины 2014 г. до марта 2015 г. на станциях КЛ мировой сети наблюдалась 27-дневная вариация аномально большой амплитуды [Gil, Mursula, 2015]. Так, на станции КЛ Иркутск (пороговая жесткость R=3.66 ГВ), расположенной на высоте 433 м, размах амплитуды 27-дневной вариации КЛ в ноябре–декабре 2014 г. составила ~8 %.
По данным [http://www.solarmonitor.org] во второй половине 2014 г. в районе южного полюса Солнца существовала огромная корональная дыра, что привело к асимметричной магнитной конфигурации на средних и высоких гелиоширотах. Наклон токового слоя в ноябре–декабре составлял ~52° [http://wso.stanford.edu]. Кроме того, в этот период на Солнце происходила переполюсовка [http://wso. stanford.edu].
В данной работе дается интерпретация аномально большой амплитуды 27-дневной вариации КЛ в ноябре–декабре 2014 г.
1. Дворников В.М., Кравцова М.В., Сдобнов В.Е. Диагностика электромагнитных характеристик межпланетной среды по эффектам в космических лучах // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 4. С. 1–12.
2. Дорман Л.И. Вариации космических лучей и исследование космоса. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 1028 с.
3. Крымский Г.Ф. Модуляция космических лучей в межпланетном пространстве. М.: Наука, 1969. 152 с.
4. Dvornikov V.M., Sdobnov V.E. Variations in the rigidity spectrum and anisotropy of cosmic rays at the period of Forbush effect on 12–15 July // Intern. J. Geomagn. Aeron. 2002. V. 3, N 3. P. 217.
5. Dvornikov V.M., Sdobnov V.E., Sergeev A.V. Analysis of cosmic ray pitch- angle anisotropy during the June 1972 Forbush effect by method of spectrografic global survey // Proc.18th ICRC. Bangalore. India. 1983. V. 3. P. 249.
6. Gil A., Mursula K. Exceptionally strong variation of galactic cosmic ray intensity at solar rotation period after the maximum of solar cycle 24 // Proc. the 34th International Cosmic Ray Conference, 30 July — 6 August, 2015,The Hague, The Netherlands. PoS(ICRC2015)149.
7. Gil A., Alania M.V. Energy spectrum of the recurrent variation of galactic cosmic rays during the solar minimum of cycles 23/24 // Solar Phys. 2016. V. 291, N 6. P. 1877–1886. DOI: 10.1007/s11207-016-0924-z.
8. Lee C.O., Luhmann J.G., de Pater I., et al. Organization of energetic particles by the solar wind structure during the declining to minimum phase of solar cycle 23 // Solar Phys. 2010. V. 263. N 1-2. P. 239–261. DOI: 10.1007/s11207-010-9556-x.
9. Modzelewska R., Alania M.V. The 27-day cosmic ray intensity variations during solar minimum 23/24 // Solar Phys. 2013. V. 286, N 2. P. 593–607. DOI: 10.1007/s11207-013-0261-4.
10. URL: http://www.solarmonitor.org (дата обращения 8 сентября 2018).
11. URL: http://wso.stanford.edu (дата обращения 8 сентября 2018).
12. URL: http://satdat.ngdc.noaa.gov./sem/goes/data/new_avg (дата обращения 8 сентября 2018).
13. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/ow.html (дата обращения 8 сентября 2018).
