Модели потоков частиц космических лучей : Разраб. и применение

• Автор: Ныммик, Рихо Альфредович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Общая характеристика работы
Актуальность темы Цель работы Научная новизна Практическая значимость Апробация работы
Основные положения выносимые на защиту
Глава 1. Динамическая модель галактических космических лучей
1.1 Галактические космические лучи и проблемы моделирования потоков частиц
1.2 Динамическая модель ГКЛ: исходные положения
1.3 Спектры частиц ГКЛ в ближнем межзвездном пространстве
1.4 Модуляционная функция
1.4.1 Модуляционный потенциал.Эффект запаздывания изменения
потоков частиц
1.4.2 Эффект модуляции, зависимый от знака заряда частиц
1.5 Некоторые особенности модели, ее точность и реализация
1.5.1 Некоторые отличительные черты модели
1.5.2 Точность модели
1.5.3 Реализация модели
Глава 2. Вероятностная модель солнечных космических лучей
2.1 Солнечные космические лучи и проблемы моделирования потоков частиц
2.2 Вероятностная модель СКЛ: исходные положения
2.3 Энергетические спектры частиц СКЛ
2.3.1 Энергетические спектры протонов СКЛ
2.3.2 Энергетические спектры тяжелых ионов СКЛ
2.3.3 Резюме о виде энергетических спектров частиц СКЛ
2.4 Частота событий СКЛ, регистрируемых на орбите Земли
2.5 Функция распределения событий СКЛ по величине флюенса протонов
2.6 Вероятностная модель потоков: логика расчетов, реализация
Глава 3. Проникновение частиц на околоземные орбиты ИСЗ
3.1 Оценка величин эффектов пенумбры и угловой зависимости
при упрощенном расчете функций проникновения
3.2 Суточные выриации жесткости обрезания в спокойной магнитосфере при малых
жесткостях
3.3 Изменение жесткости обрезания при больших жесткостях согласно

модели Цыганенко
3.4 Обобщенный алгоритм для вычисления изменении величины геомагнитного
обрезания в зависимости от возмущенности магнитосферы
3.5 Функции проникновения на орбиту международной станций “Альфа”
Глава 4. Исследование характеристик потоков частиц космических лучей
на базе модельных представлений
4.1. Потоки частиц СКЛ на околоземных орбитах ИСЗ
4.1.1 Событие СКЛ от 16. мая 1981 - эксперимент “Астро-1 ”
4.1.2 Потоки ионов событии СКЛ с зарядом ядра Z>20 на орбите
станций “Салют” и “Мир”
4.1.3 Потоки ионов событий СКЛ 1989 года на орбитах ИСЗ и зарядовые состояния ионов СКЛ высоких энергий
4.2 Потоки тяжелых частиц ГКЛ на околоземных орбитах ИСЗ
4.2.1 Потоки тяжелых ионов на орбите станции Солют-6 (эксперимент “Астро-2”)
4.2.2 Другие эксперименты (“Anuradha”, “Каштан”, “LDEF”) в свете гипотезы о
неполностью ионизованных частицах ГКЛ
4.3 Зарядовое состояние аномального кислорода, метод двух орбит
Глава 5. Некоторые важнейшие приложения в смежных науках и практике
5.1 Некоторые характеристики радиационных полей на околоземных орбитах
5.2 Одинночные сбои в интегральных микросхемах
5.3 Галактические и солнечные космические лучи в атмосфере Земли
Заключение
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации
Цитируемая литература
Приложения
Общая характеристика работы
Диссертация посвящена решению задач математического моделирования основных закономерностей поведения потоков частиц космических лучей при изменении факторов солнечной активности в разных областях ближнего космического пространства, а также применению разработанных моделей для определения характеристик потоков высокоэнергичных частиц и радиационных условий в космосе.
Потоки высокоэнергичных заряженных частиц в ближнем космическом пространстве состоят из трех компонентов космических лучей - галактического, солнечного и аномального (ГКЛ, СКЛ и АКЛ, соответственно), к которым в околоземном космическом пространстве добавляются потоки частиц захваченной магнитным полем Земли радиации. Кроме того, в условиях полета космических аппаратов (КА) к естественной радиации добавляются потоки частиц, индуцированные в конструкционных элементах самих аппаратов. Каждый из названных потоков характеризуется своими закономерностями поведения во времени и пространстве. Поскольку ни один из них не существует в пространстве изолированно, то систематическое и дифференцированное исследование каждого из них, за исключением редких ситуаций, связано с необходимостью использования разностных методов, при которых из наблюдаемого суммарного потока вычитаются потоки частиц, являющиеся по отношению к исследуемым потокам фоновыми, или наоборот, налагаются на исследуемый поток временно. Ясно, что достоверность результата при применении разностной методики в существенной степени зависит от достоверности математических моделей, описывающих поведение потоков частиц в пространстве и времени.
За годы активных экспериментальных исследований характеристик потоков заряженных частиц космических лучей накоплен достаточно большой объем фактического материала. Однако этот материал во многом носит фрагментарный характер, до сих пор остается необобщенным, а часто и противоречивым. Так, например, многочисленные эксперименты по исследованию химического состава разных компонент космических лучей не всегда приводили к совместимым результатам. Не всегда математическое описание вида энергетического спектра для сравнения с той или иной теоретической концепцией выбирается соответствующей наиболее адекватной. Бывает, что исследователи делают по полученным экспериментальным результатам неправильные выводы лишь потому, что нет простых модельных представлений, которые могли бы служить объективным критерием справедливости таких выводов. При всех таких обстоятельствах критерием могли бы служить математические модели, при создании которых был бы обобщен весь имеющийся экспериментальный и теоретический опыт.
Острая необходимость в моделях потоков частиц космических лучей имеет место и в многочисленных смежных науках, например, при изучении солнечно-земных

Годы
Рис. 1.8. Величины задержки потоков частиц, обуславливающих счет нейтронного монитора Диип-Ривер, вычисленные тремя методами: 1. - Метод сравнения экстремумов потоков с экстремумами числа пятен (звездочки); 2. Метод сравнения экстремумов изменения скорости счета монитора с экстремумами изменения числа солнечных пятен (черные кружочки); 3. Метод сравнения скорости счета монитора с модельным расчетом (см. текст; треугольники).
Вычислялись помесячно величины задержек между обеими кривыми. Результаты этих расчетов, как и всех остальных, сведены воедино на рис. 1.8, где по оси абцисс отложено время, относящаяся к времени фиксации потоков частиц.
Данные рис. 1.8 свидетельствуют:
1 .Величины задержек, найденные с помощью всех без исключения методов, для нечетных циклов больше, чем четных.
2. Результаты расчета по третьему методу свидетельствуют о том, что для нечетных циклов СА величины задержек в периоды возрастания меньше, чем в периоды уменьшения СА (соответственно до 10-14 и до 25-30 месяцев). Для четных циклов, ввиду малости величины задержки этого утверждать преждевременно.
Если пренебречь эффектами, проявляющимися во время длительного возрастания или уменьшения солнечной интенсивности (метод 3), что и делается в настоящей модели, то для описания поведения величин задержек можно воспользоваться следующей функцией:
АТ(пДд) = 1«й1 +~ Те,сп (1-25)
где д(1;) некоторая (квази)периодическая функция времени, а ТосИ и Те,,еп
амплитуда функций запаздывания потоков частиц в нечетных и четных циклах солнечной активности соответственно.