Характеристики Форбуш-эффектов и их связь с солнечными, межпланетными и геомагнитными возмущениями

• Автор: Абунин, Артём Анатольевич
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор современного состояния исследований Форбуш-эффектов. Средства и методы изучения вариаций галактических космических лучей

1.1. Современное состояние вопроса

1.2. Мировая сеть станций космических лучей

1.2.1. Сеть нейтронных мониторов

1.2.2. Мюонные телескопы

1.3. Метод глобальной съемки

1.3.1. Практическое использование метода глобальной съемки

1.4. Преимущества метода глобальной съемки перед использованием данных отдельных станций космических лучей

1.5. База данных Форбуш-эффектов и межпланетных возмущений

1.6. Краткие выводы к главе
Глава 2. Форбуш-эффекты и их связь с межпланетными и геомагнитными возмущениями
2.1. Основные характеристики Форбуш-эффектов
2.2. Классификация Форбуш-эффектов
2.3. Форбуш-эффекты с внезапным и постепенным началами
2.3.1. Зависимость величины Ар от внутренних параметров Форбуш-эффекта
2.3.2. Зависимость амплитуды Форбуш-эффекта от параметров возмущения межпланетной среды
2.3.3. Связь Форбуш-эффектов с геомагнитной активностью
2.4. Связь параметров Форбуш-эффектов с гслиодолготой нерекуррентных солнечных источников
2.5. Связь параметров корональных выбросов и амплитуды Форбуш-эффектов
2.5.1. Размер, масса и скорость корональных выбросов

2.5.2. Связь скорости межпланетных возмущений и величины Форбуш-эффекта
2.5.3. Связь величины Форбуш-эффекта с угловыми размерами коронального выброса
2.6. Краткие выводы к главе
Глава 3. Изучение событий 19-го цикла солнечной активности по данным нейтронных мониторов
3.1. Используемые данные
3.2. Отличия 19-го цикла от последующих циклов солнечной активности
3.3. Форбуш-эффекты и геомагнитные бури 19-го цикла
3.4. Возможные объяснения дефицита Форбуш-эффектов в 19-м цикле солнечной активности
3.5. Краткие выводы к главе
Глава 4. Основы ультрафиолетовой/магнитной диагностики геоэффективности нерекуррентных источников геомагнитных бурь и Форбуш-понижсний
4.1. Методика и используемые данные
4.1.1. Рассматриваемые события
4.1.2. Анализируемые параметры
4.1.3. Таблица событий
4.2. Величина Форбуш-понижения как индикатор информативности эруптивного параметра Ф
4.3. Зависимость интенсивности геомагнитных бурь от эруптивного магнитного потока
4.4. Временные характеристики возмущений межпланетной среды
4.5. Апробация разработанной методики ранней диагностики геоэффективности солнечных эрупций
4.6. Основные результаты и выводы главы
Заключение
Литература

Введение
Форбуш-эффекты - это изменения плотности и анизотропии космических лучей в крупномасштабных возмущениях солнечного ветра. Впервые они были отмечены как эффекты понижения интенсивности космических лучей, совпадающие с геомагнитными бурями, в 1937 году американским физиком Форбушем [89] и названы его именем. Существуют два основных типа возмущений солнечного ветра: спорадические и рекуррентные. К первым относятся корональные выбросы (CMEs - coronal mass ejections), которые при распространении от Солнца трансформируются в межпланетные облака ICMEs; ко вторым - вращающиеся вместе с Солнцем высокоскоростные потоки плазмы из корональных дыр. Оба этих типа могут вызвать отклик в вариациях космических лучей, однако механизм дополнительной модуляции при этом будет различным.
Актуальность
Способность отражать крупномасштабные процессы, которые очень часто отдалены от места наблюдения, делает вариации галактических космических лучей уникальным инструментом для исследования солнечной активности и процессов, происходящих в гелиосфере. В частности, Форбуш-эффекты дают непосредственную информацию о возмущениях в межпланетной среде, поскольку их параметры тесно связаны с явлениями в солнечно-земной физике. Они выделяются среди других вариаций космических лучей величиной, частотой появления и многообразием. Причинами разнообразия является ряд факторов: влияние различных солнечных источников, а также их изменчивость и комбинация, слияние событий, взаимодействие распространяющегося возмущения с гелиосферным токовым слоем и т.д. Другими словами, в галактических космических лучах содержится информация об особенностях межпланетных возмущений. И одной из главных практических задач в солнечно-земной физике является умение правильно расшифровать эту информацию, что делает исследования Форбуш-эффектов актуальными и

Большинство НМ мировой сети собирают частицы с приэкваториальной зоны и только несколько приполярных станций способны «видеть» частицы, приходящие с высоких асимптотических широт (поведение коэффициента С/о). Только эти станции и годятся для наблюдения северо-южной анизотропии. В северном полушарии это ст. Thule, в южном полушарии - McMnrdo и Terre Adelje. Особенно хороша пара станций Thule и McMurdo. Они максимально и симметрично реагируют на северо-южную анизотропию, одинаково - на изменения плотности КЛ и почти не реагируют на экваториальную анизотропию и геомагнитные вариации. Поэтому вполне разумно использовать полуразность вариаций на этих станциях для оценки амплитуды северо-южной анизотропии, а полусумму - вместо изотропной вариации, как это было сделано, например, в работе [152]. К сожалению, ограниченное число станций на больших широтах делает эти оценки не всегда надежными.
При реализации метода глобальной съемки и определении внеземных вариаций приемные коэффициенты для первой гармоники выбирались при у =
0.0 и верхней граничной жесткости Ru = 100 ГВ, (т.е. при плоском спектре вариаций). Это упрощение вполне приемлемо, т.к. анизотропия КЛ в спокойные и квазиспокойные периоды не сильно зависит от жесткости частиц. Для изотропной части показатель спектра входит как переменная величина (соответственно, приемные коэффициенты используются для его разных значений), которая оценивается в числе других параметров при решении системы уравнений (1.3.14).
В специальную директорию в корне рабочей программы «../СС» занесены все имеющиеся приемные коэффициенты для эпох максимума и минимума солнечной активности для всех работавших и работающих станций в файлах NAME.МАХ и NAME.MIN. Используются 4-х символьные названия станций по формату, разработанному в свое время Шей с соавторами для стандартизации списка станций при исследовании GLE событий [168].