Файл: Алания М.В. Квазипериодические вариации космических лучей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.07.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 0
экватора (а следовательно, ;и к плоскости эклиптики), причем эти изменения, воздействующие па поток высгжоэнергнчпых частиц, должны носить крупномасштабный характер. Более
+Ю-С
Рис. 38. Суточная вариация |
для |
раз i петой |
разных направлении за 1958 |
г. для спокой |
|
ных дней н возмущенных. Круг |
показывает |
|
область вероятной |
оилккп |
|
того, тот факт, что смещение фазы суточных вариаций раз ностей юг-север и восток-запад происходит к более ранним часам (т. е. к западу от линии Земля-Солнце), указывает па определенную направленность в возмущенные периоды (Крупномасштабного межпланетного магнитно: о поля [124].
§ 1.3. Дневная и ночная компоненты полусуточной вариации космических лучей и их изменение в связи
с геомагнитной и солнечной активностью и оценки параметров солнечного ветра
Известно, что при применении формулы Бесселя [23] для определения гармонических коэффициентов полусуточ ной вариации а.2 и Ь2 предполагается идентичность второй гармоники в разные половины суток. Поскольку полусуточ ные вариации космических лучей в дневное и ночное время могут отличаться друг от друга, [27] было получено из менение формулы Бесселя для определения гармонических коэффициентов второй гармоники отдельно для дневного п
90
ночного времени с учетом поправок на нециклическое вли яние первой гармоники суточной вариации. По формулам (1.4.1) были найдены дневнаи ш ночная компонента полусу точной вариации нейтронной компоненты космических лучен по данным станции Клаймакс и Норнкура по среднемесяч ным данным за период с 1957 по 1964 г. п результаты при
ведены на рис. 39 а, б.
Анализ показал, что средняя амплитуда за период 1957—1964 гг. второй гармоники .суточной вариации на днев
ной |
и ночной сторонах Земли на станции |
Клаймакс состав |
|||
ляла |
0,07 + 0.01%, |
п 0.05±0.01 %, |
соответственно. |
Наблюда |
|
ется монотонный |
рост амплитуды |
дневной |
второй |
гармони |
|
ки, соответствующей дневной части на станции Клаймакс с 1958 по 1963 г., тогда как ночная компонента на станции Клаймакс п обе компоненты полусуточной вариации на той же станции Н-орщкура изменений подобного типа не пока зывают. Из фазодиаграмм (рис. 39 а, б) видно, что общее поведение дневной п ночной компоненты полусуточной вари ации отличаются друг от друга, хотя основное положение максимума фаз, в среднем сохраняется.
Представляет интерес рассмотреть зависимость измене ния суточной п полусуточной вариации космических лучей от возмущенности магнитного поля Земли. Для этой цели данные станций Клаймакс н Норнкура с учетом суммарной величины суточного индекса планетарной возмущенностп гео
магнитного поля |
/<р были сгруппированы следующим образом: |
||||
в первую группу тх вошли все дни, |
когда |
наблюдалось |
изме |
||
нение |
в пределах 1 ч- 10, во |
вторую |
группу т2, |
когда |
|
£ /С р = |
11 -f- 20 |
и т. п. Соответственно были вычислены дневные |
|||
компоненты полусуточной вариации за период 1957-1964 гг. по указанным группам и результаты приведены на рис. 40. Из ри сунка видна отчетливая зависимость фазы и амплитуды дневной компонент второй гармоники суточной вариации от возмущенно стп геомагнитного поля. В частности, с увеличением возмугценнссти геомагнитного поля, время максимума смещается к более поздним часам (картина последовательного смещения наиболее четко выражена для станции Клаймакс; важно отметить, что такого типа изменения по данным первой гармоники суточной вариации не обнаруживаются).
S1
CTOpo/fQ HC£5fв?<нгЦ
Рис. 39. Лмплнтудо-флзогрпчма вторых гарной нс для дневной и no4Hoii стороны но данным станции Кланмакс (а) и Но- рпк\ра (С) ва период с июля 1957 г. по сентябрь 1931 г,
Известно, что [112] изменение - Кр— индекса гео магнитного поля достаточно хорошо коррелпруется с измене нием скорости солнечного ветра, т. е. с увеличением ско-
Рнс. 40. Амплптудо-фазограммы вто рой гармоники суточной вариации за период 1957— 1964 гг., но данным наб людении нейтронной компоненты на станциях Клаимакс в зависимости от величины 2 К Р (группа mv число случаев 511), (группа пи,—число слу чаев— 748), (группа m;i, число случа ев —950), группа /п.,. число случаев
279 (группа /л5, число случаев 63)
роста солнечного ветра возрастает возмущенность геомаг нитного поля. Поэтому можно заметить, что изменение фазы полусуточной вариации должно быть связано с изменением скорости солнечного ветра. В [156] было обнаружено, что фаза полусуточной вариации непосредственно связана с ори ентацией межпланетного магнитного поля спиральной струк туры, в частности максимум фазы второй гармоники (в об ласти орбиты Земли) совпадает с нормалью силовых линий межпланетного магнитного поля. По Паркеру [52] вид Ар химедовой спирали межпланетного магнитного поля в об ласти орбиты Земли (угол ф между линией Солнце-Земля и касательной силовой линии межпланетного магнитного по ля) зависит от скорости солнечного ветра и выражается следующим образом:
9 г
tgi = — , где Q—угловая скорость Солнца, г—расстояние от
Солнца до Земли. Среднее значение максимума фазы дневной компоненты полусуточной вариации космических лучей по данным
станции Клаймакс для |
тех дней (за период |
1957 ~ |
1954 гг.) |
||
когда сумма |
изменялась в пределах от 1 до |
10 |
(с уче |
||
том асимптомического |
сноса частиц в магнитном поле |
[125]), |
|||
составляет около 15 часов, т. е. угол ф ~ 4 5 ° |
и скорость солнеч |
||||
93
ного ветра и = 4С0 км/сек. Эти значения совпадают с значения ми параметров для относительно спокойного солнечного ветра ожидаемых из теории Паркера [52].
Максимум фазы второй гармоники для тех диен, когда £]/<■ = 40 ± 5 , около 16,6 час, т. е. ф ^ 20--250, и скорость солнечно го ветра « •—■9С0- 1100 км/сек. Кроме того, зная скорость сол нечного ветра пли угол ф можно оценить тангенциальную состав ляющую межпланетного магнитного поля по формуле [52]
где Вг—радиальное магнитное поле и в окрестности орбиты Зе
мли составляет ~ 2,5 -4- 3 у при предположении, |
что общее маг |
|
нитное поле Солнца у поверхности |
(1-4-1,5) |
10Г)у. Экспери |
ментальные данные полусуточной |
вариации |
приведенные на |
рис. 40 показывают, что для крайних значении — спокойного и сильно возмущенного солнечного ветра фг = 45° и ф2 = 20-4-25 соответственно. Поэтому Вф = ~ 2,5-г- 3,0у; Вф = BrtRф2 « ~ 1-4-1,5у.
Поскольку В Кр = 40±5 соо тветствует в основном перио дам восстановления эфефкта Форбуша, то полученное зна чение «~£00-4-1 100 км/сек. является скоростью усиленного солнечного ветра возможно затухающей части ударной вол ны пли корпускулярного потока от хромосферных вспышек, после того, цак головная часть ударной волны или потока \же прошла через окрестности Земли. Таким образом, при наличии высокоточных данных полусуточной вариации кос мических лучей в принципе можно определить направление межпланетного магнитного поля и скорость солнечного вет ра, а также оценить тангенциальную составляющую межпла нетного магнитного поля.
§ 2. Распределение частоты внезапных изменений интенсивности космических лучей
В [15, 126, 127] было показано, что возрастания интен
сивности космических лучей типа / 1+1 — |
1%(i =1 , 2 , 3.... |
— номер двухчасового интервала наблюдений) для ряда гор
ных станций регистрации нейтронной компоненты |
реально |
существуют и имеют тенденцию появляться вблизи |
12 час. |
94 |
|
местного времени. По исследованиям планетарного распре деления подобных возрастаний был найден широтный ход начал внезапных возрастаний [128]. В частности, было по казано, что при переходе к относительно большим жесткос тям обрезания фаза начал внезапных возрастаний смещает
ся |
к |
ранним часам. Если для |
относительно малых жест |
|
костей |
о б р е з а н и я -г- 3 Бв) |
внезапные возрастания ~ 1 % |
||
наблюдаются вблизи 12+1 час, |
то для жесткостей |
12—15 Бв |
||
эти |
возрастания отмечаются вблизи 10± 1 час. В |
этой же |
||
работе было исследовано, насколько возрастамия~1 % интен сивности нейтронной компоненты космических лучей могу! рассматриваться как отражения аномальных суточных ва риаций. Планетарные исследования показали [128], что воз растания, отобранные по специальному признаку (/(-+1 — Jt 1%), хотя п обнаруживаются, как внезапные изменения, од нако формируются задолго до «внезапного возрастания» у локальном пункте наблюдения в результате создавшихся ус ловий на Солнце п в межпланетном пространстве (посколь ку аномальные суточные вариации почти на всех станциях регистрации отражают внезапные возрастания в среднем на целый оборот Земли, а в отдельных случаях — даже на два оборота). В отдельных случаях характер изменений об наруженного явления наряду со сходством с суточными ва риациями интенсивности космических лучей имеет резко от личающиеся от них черты (например, интервал времени между соседними внезапными изменениями интенсивности космических лучей существенно больше 24 час, тогда, как
период -суточных |
колебаний — 24 часа |
[128]. Важно отме |
тить также [126, |
127, 12], что отношение |
NmaJ N tt0au (NmaK — |
число возрастгнин вблизи времени максимума частотного распре деления, Af110ЛП—полное число внезапных возрастаний) почти не зависит от пункта наблюдения н весьма близко к ~ 0,5.
Таким образом, исследования, проведенные в [126, 127, 15, 128] полностью подтвердили реальность еущствованпя (внезапных возрастаний т.п-иа
Л+1 - / / > ! % •
Здесь дается анализ частотного распределения как для внезапных возрастаний, так п для резких уменьшений в свя- ■ зп с циклом солнечной активности п сезонных вариаций пей-
S5