Исследование кратковременных вариаций вторичных космических лучей под действием электрического поля атмосферы во время гроз

• Автор: Хаердинов, Наиль Сафович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Глава 1. Описание установки и методика измерений

а § 1. Геометрия установки и описание стандартного детектора

§2. Особенности регистрации частиц в эксперименте

§3. Блок-схема эксперимента

§4. Эффективность регистрации частиц

§5. Основной состав регистрируемых частиц

§6. Диагностика и отбор данных

^ §7. Корреляции интенсивности с давлением и температурой

§8. Выделение собственных вариаций мягкой компоненты

^ §9. Экранировка крышей

§10. Измерение напряженности электрического поля

§11. Измерение минимального расстояния до канала молнии
Глава 2. Наблюдение вариаций вторичных космических лучей связанных с электрическими полями
§1. Примеры вариаций

§2. Корреляции интенсивности с приземным электрическим полем ....87 ^ §3. Корреляционный анализ с учетом периодов активной фазы грозы
§ 4. Измерение характерного расстояния до канала молнии
§ 5. Примеры ярких возрастаний и их природа
Глава 3. Интерпретация экспериментальных данных
§ 1. Теоретическая оценка влияния электрического поля атмосферы на интенсивность мягкой компоненты
§2. Сравнение эксперимента с расчетом. Случай слабого поля
Ф §3. Сравнение эксперимента с расчетом. Случай сильного поля

§ 4. Циклическая генерация убегающих частиц (е1)
Заключение
Приложение 1: Спектры электронно-фотонной компоненты
в нижних слоях атмосферы
Приложение 2: Примеры грозовых событий
Приложение 3: Влияние электрического поля атмосферы на интенсивность существенно релятивистских вторичных частиц космического излучения. Формальное решение
Список литературы
Вопрос о влиянии электрического поля в атмосфере на интенсивность космических лучей имеет давнюю историю. Еще в 1924 году, Ч. Вильсон [1, 2] впервые показал возможность ускорения электронов электрическим полем грозовых облаков. В этих работах он обратил внимание на то, что сильное электрическое поле грозовых облаков может быть достаточным, чтобы скомпенсировать ионизационные потери энергии частиц. При этом воздух нижней атмосферы, содержащий радионуклиды естественной природы рассматривался им как возможный источник электронов для процесса ускорения. Вильсон отметил, что весьма интересна прямая проверка, являются ли грозовые облака источниками Р и у радиации.
В настоящее время идея ускорения электронов получила развитие в работах А. В. Гуревича и др. [3-6] в форме т.н. теории пробоя на убегающих электронах. В этих работах в деталях рассматривается теория ускорительного процесса и лавинного размножения вторичных электронов в атмосфере и рентгеновское излучение, производимое ими [7], а также стимулирование вспышек молний по каналам широких атмосферных ливней [8]. В работе [9] приводится широкий обзор работ проведенных в этой области. В работе [10] теория развития лавин была дополнена учетом случайного распределения электрических полей. Основным параметром теории является минимальное значение тормозных потерь частицы при движении в среде. При движении частицы в поле, компенсирующая эти потери напряженность называется критической. Характерное свойство процессов - их короткие времена существования, порядка миллисекунды, определяемые пробоем на релятивистских скоростях. На рис. 1 приводятся некоторые экспериментальные результаты из обсуждаемых в работе [11], где показано распределение электрических полей и разрядов молний в атмосфере. На графиках хорошо заметна ограничивающая функция критического значения
параметра ДРк, для жесткой и мягкой компоненты, в зависимости от значения ао1 - уровня значимости статистического анализа отношений соответствующих темпов счета.
Таблица 1.7.1:
аок (уровень значимости): .0010 .0100 .0250 .0500 .0625 .0750 .0875 .1000
ДРк (жесткая компонента): — 0.381 0.563 0.825 0.866 0.778 1.041 —
ДРк (мягкая компонента): — 0.389 0.558 0.844 0.855 0.739 1.101 —
Из таблицы следует значение такого оптимального уровня значимости для обеих компонент Оо = 0.0875. В дальнейшем анализе использовались периоды времени, где все составленные случайные ряды отношений исследуемых компонент (мягкой и жесткой) однородны во времени с этим оптимальным уровнем значимости. По выделенному массиву значений интенсивностей регистрации частиц, для каждых суток в отдельности, проводился корреляционный анализ на предмет определения частных коэффициентов регрессии с измеряемыми значениями давления (Р), температуры улицы (ТУ), аппаратного зала (ТА) и средней температуры детекторов (ТД). Температура улицы измерялась в тени центрального здания. В качестве средней температуры детекторов установки «Ковер», использовались показания датчика, помещенного в щель между рядом стоящими детекторами в центральной части детекторов. Средняя температура выносных пунктов определялась как среднее значение показаний датчиков размещенных аналогично случаю с «Ковром» в каждом выносном пункте. Температура аппаратного зала измерялась датчиком, расположенным под потолком вблизи стойки электроники. Температура электроники, реально влияющая на параметры регистрации частиц, связана с этой температурой, но более инертна, то есть менее подвержена быстрым вариациям. В результате обработки методом множественной корреляции [61, с. 352] каждого суточного куска из всего массива информации по исследуемой интенсивности, получается серия по числу суток, наборов частных коэффициентов регрессии ( рРц Ртуй РтаЪ ртдО, и значений