Вариации интенсивности космических лучей в гелиосфере

• Автор: Дворников, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 122 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ВАРИАЦИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

1.1 Функция распределения и связанные с ней величины

1.2 Основные особенности изучения вариаций интенсивности космических

лучей по данным наземных наблюдений

1.3 Математические трудности, возникающие при решении обратных задач..

1.4 О решении некорректно поставленных задач методом подбора

1.5 Уравнение вариаций интенсивности космических лучей

1.6 Методы определения энергетического спектра вариаций с помощью коэффициентов связи

1.6.1 Определение спектра по широтному эффекту

1.6.2 Метод моментов
1.6.3 Метод эффективных энергий
1.7 Методы исследования анизотропии КЛ
1.7.1 Представление распределения интенсивности космических лучей на небесной сфере через сферические функции
1.7.2 Анизотропия в распределении КЛ по направлениям прихода и суточная вариация
1.7.3 Метод глобальной съемки...,
1.8 Постановка задачи по изучению вариаций функции распределения КЛ по
данным наземных наблюдений
ГЛАВА II ИЗУЧЕНИЕ ВАРИАЦИЙ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ СПЕКТРОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
2.1 Спектрографический метод анализа вариаций интенсивности КЛ
2.2 Исследование вариаций космических лучей магнитосферного и
межпланетного происхождения в периоды Форбуш-эффектов
2.3 Исследование анизотропии космических лучей в периоды Форбуш-
понижений по данным стратосферных измерений
2.4 Изучение питч-угловой анизотропии космических лучей в периоды Форбуш-понижений по данным Саянского спектрографического комплекса
ГЛАВА III ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКИМ ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ МОДУЛЯЦИИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ СОЛНЕЧНЫМ ВЕТРОМ
3.1 Крупномасштабное межпланетное магнитное поле
3.2 Мелкомасштабные неоднородности межпланетного магнитного поля
3.3 Конвективно-диффузионная модель модуляции космических лучей
солнечным ветром
3.4 Энергетические потери космических лучей при движении в регулярном электромагнитном поле солнечного ветра
3.5 Кинетическое уравнение, усредненное по гирофазе частиц в межпланетном
магнитном поле
3.6 Решение кинетического уравнения
3 .7 Эффекты модуляции космических лучей в коротирующих магнитных
ловушках солнечного ветра
ГЛАВА IV АНАЛИЗ ВАРИАЦИЙ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В МЕЖПЛАНЕТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ МЕТОДОМ СПЕКТРОГРАФИЧЕСКОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ СЪЕМКИ
4.1 Метод спектрографической глобальной съемки
4.2 Анализ вариаций функции распределения космических лучей методом
спектрографической глобальной съемки
4.3 "Канализированное" распространение в гелиосфере космических лучей от
мощных солнечных вспышек
4.4 Аномальные вариации жесткостного спектра КЛ
4.5 Способ прогноза спорадических геоэффективных возмущений солнечного
ветра
4.6 Связь спорадических явлений на Солнце со структурой и динамикой полей
гелиосферы
4.7 О возможности прогноза уровня геомагнитной возмущенности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Работа, посвящена изучению вариаций интенсивности космических лучей в гелиосфере в зависимости от электромагнитных условий в межпланетном пространстве. Основное внимание уделялось исследованию вариаций жесткостного спектра и анизотропии космических лучей (КЛ) по данным наземных наблюдений в периоды солнечно-гелнисферных спорадических явлений.
Актуальность проблемы
Проблема спорадических процессов на Солнце, сопровождающихся выбросами в межпланетное пространство высокоскоростной плазмы солнечного ветра (СВ), элек-громагшгпщш излучением в широком диапазоне частот и генерацией частиц в широком диапазоне энергий, является одной из наиболее актуальных проблем солнечноземной физики, т.к. именно этими процессами обусловлены экстремальные возмущения в межпланетном пространстве, магнитосфере Земли и потоках радиационного излучения.
Изучение спорадических явлений необходимо как для решения ряда фундаментальных задач, связанных с процессами накопления, освобождения и превращения в другие формы магнитной энергии, так и для разработки методов мониторинга и прогноза ” космической погоды ”.
Для решения указанной проблемы необходимы не только теоретические исследования, лабораторное и численное моделирование непосредственно механизмов освобождения энергии, но и исследование целого комплекса явлений как сопровождающих Данные процессы, так и предшествующие им или являющихся их следствием.
Немаловажное значение в этом аспекте имеют исследования вариаций функции распределении КЛ как галактического, так и солнечного происхождения, которые реагируют па динамические процессы в межпланетном пространстве и могут быть использованы как источник информации об этих процессах. Изучение вариаций функции распределения КЛ перед спорадическими возмущениями СВ, в периоды этих возмущений

В отличие от метода решения, изложенного в [42,68,69], при котором количество уравнений системы не должно превышать количества неизвестных ( в связи с чем возможны осложнения, указанные в 1.3), данный метод решения позволяет использовать любое количество уравнений и любое количество пунктов наблюдения.
2.2 Исследование вариаций космических лучей магнитосферного и межпланетного происхождения в периоды Форбуш-эффектов.
С помощью изложенного метода было обработано ряд Форуш-эффектов [77-81], заре-гистрированых Саянским спектрографическим комплексов приборов [82] в 1970-1972гг. Рассмотрим результаты проведенного анализа на примере Форбуш-эффектов, зарегистрированных в мае, июне и августе 1972г.
Данные наблюдений вариаций интенсивности КЛ на Саянском спектрографическом комплексе, Бз! - индекс и результаты анализа спектрографическим методом представлены на рис.1 - 3 в следующей последовательности:
а) данные наблюдений Саянского спектрографа:
д - мезонная компонента на 435м (толстая кривая);
-нейтронная компонента на 435м (тонкая кривая); на 2000м (штриховая кривая) и на 3000м (пунктирная кривая);
б) Вв! индекс;
в) изменения жесткости геомагнитного обрезания ДЛС;
г) значения параметра жесткостного спектра у ;
д) амплитуды вариаций интенсивности КЛ с жесткостью 4.5 и 15 ГВ;
е) а.мплитуды вариаций нейтронной компоненты (435м) магнитосферного происхождения;
ж) амплитуды вариаций нейтронной компоненты (435м) межпланетного происхождения.
Как следует из результатов проведенного анализа, имеются значительные вариации параметра жесткостного спектра у в течениие каждого из рассматриваемых Форбуш-