1 / 28

ИЗМИРАН ФИАН ПГИ РАН ИСЗФ СО РАН БНО ИЯИ РАН ИКФИА СО РАН

"Космические лучи в гелиосферных процессах по стратосферным и наземным наблюдениям". ИЗМИРАН ФИАН ПГИ РАН ИСЗФ СО РАН БНО ИЯИ РАН ИКФИА СО РАН ИНГГ СО РАН ИКИР ДВО РАН. Отчет за 2009 г. Программа « Физика нейтрино и нейтринная астрофизика»

dillan
Download Presentation

ИЗМИРАН ФИАН ПГИ РАН ИСЗФ СО РАН БНО ИЯИ РАН ИКФИА СО РАН

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. "Космические лучи в гелиосферных процессах по стратосферным и наземным наблюдениям" ИЗМИРАН ФИАН ПГИ РАН ИСЗФ СО РАН БНО ИЯИ РАН ИКФИА СО РАН ИНГГ СО РАН ИКИР ДВО РАН Отчет за 2009 г. Программа «Физика нейтрино и нейтринная астрофизика» Подпрограмма "Физика космических лучей" 23 декабря 2009 г.

  2. Целью проекта является получение новых знаний о физических процессах, ответственных за модуляционные эффекты в космических лучах (КЛ), влияние спорадических и рекуррентных явлений на Солнце и в межпланетной среде на динамику потоков высокоэнергичных частиц на орбите Земли. Период выполнения проекта – 2009-2011 гг. Одной из главных задач проекта в его экспериментальной части является накопление многолетних однородных рядов наблюдений потоков КЛ, изучение связей их временных изменеий с явлениями на Солнце, в гелиосфере и в околоземном пространстве и атмосфере Земли. Участники проекта: ИЗМИРАН, ИКФИА СО РАН, ФИАН, ИСЗФ СО РАН, БНО ИЯИ РАН, ПГИ КНЦ РАН, ИКИР ДВО РАН, ИНГГ СО РАН.

  3. Мировая сеть станций космических лучей

  4. Долговременные наземные наблюдения на российской сети станций КЛ • В 2009 г. проведены регулярные измерения нейтронной компоненты космических лучей на нейтронных мониторах станций Апатиты, Москва, Магадан, мыс Шмидта, Баксан, Якутск, Тикси, Иркутск (3 уровня), Норильск, Новосибирск. • В северных полярных районах (Мурманская область), в Мирном (Антарктида) и в средних широтах (Московская область) проведено более 600 запусков радиозондов, в которых измерены потоки заряженных частиц в атмосфере Земли от ее поверхности до ~ 35 км. • Данные измерений интенсивности КЛ за 2009 г. доступны в сети Интернет.

  5. 1957-2009

  6. http://omniweb.gfsc.nasa.gov/

  7. На основе измерений ионизационной камеры АСК-1 установлено, что направление вектора анизотропии космических лучей с энергией E~60 ГэВ испытывает квазипериодические изменения с периодом 22 года (см. Рис.2). Показано, что основной физической причиной такого поведения анизотропии является изменение направления дрейфа космических лучей на противоположное в цикле солнечной активности, обусловленное сменой полярности общего магнитного поля Солнца. (ИКФИА СО РАН) Угол между вектором анизотропии космических лучей и направлением Солнце-Земля в зависимости от времени (Крымский и др., 2009, Письма в Астроном. ж.). Приведены результаты измерений ионизационной камеры АСК-1 (Якутск); красные точки соответствуют периодам времени с положительной полярностью общего магнитного поля Солнца, синие – отрицательной

  8. Показано, что многоканальные наблюдательные комплексы космических лучей, обеспечивают получение информации о вариациях потока первичного излучения в широкой области энергий и дают возможность проводить мониторинг изменения жесткости геомагнитного обрезания, среднемассовой температуры атмосферы и атмосферного давления Р в реальном времени (Рис. 3.) (ИНГГ СО РАН). Мониторинг геофизических параметров с помощью космических лучей за период 2004 – 2009 гг. на станции Новосибирск. Показаны: вариации интенсивности нейтронов и общей ионизующей компоненты в атмосфере (а); атмосферного давления, измеренного на уровне Земли (b); наблюденной по аэрологическим данным (красная линия) и найденной по космическим лучам Tсм (синяя линия) среднемассовой температуры атмосферы (с); изменения жесткости геомагнитного обрезания (красная линия) и Dst – индекса геомагнитной активности (серая линия) (d) в зависимости от времени

  9. На основе разработанной квазилинейной теории процесса ускорения заряженных частиц ударными волнами детально исследована динамика потоков надтепловых частиц и альвеновской турбулентности вблизи фронта межпланетной ударной волны. Показано, что теория хорошо воспроизводит наблюдаемые в эксперименте на ударном фронте спектры ускоренных протонов. В то же время порождаемый частицами рассчитанный самосогласованно спектр альвеновских волн существенно превышает измеренный. Объяснение этого расхождеия на данный момент не найдено (ИКФИА СО РАН).

  10. Расчет спектров интенсивности протонов как функции их кинетической энергии на расстояниях d = 0.85*10-4 а.е. от фронта ударной волны. Приведены также результаты измерений спектров протонов для периодов времени 00:00 - 00:10 UT и 01:30 - 01:40 UT, выполненные 5 апреля 1979 г. на космическом аппарате ISEE 3.

  11. Завершено создание Якутского спектрографа КЛ, которому присвоено имя А.И. Кузьмина. Спектрограф состоит из нейтронного монитора 24-NM-64, 4-х мюонных телескопов, расположенных на уровнях 0, 7, 20 и 40 м в.э., и ионизационной камеры АСК-1. (ИКФИА СО РАН)

  12. Развитие метода глобальной съёмки в реальном времени, включающего предварительную фильтрацию данных и блок автоматического выбора базовых периодов. • Продолжена разработка системы сбора данных Мировой сети нейтронных мониторов, работающих в реальном времени (около 20 детекторов). По этим данным методом глобальной съемки в реальном времени определяются основные характеристики поведения космических лучей: плотность и вектор анизотропии комических лучей. Создан Интернет проект http://cr0.izmiran.ru/CosmicRayAnisotropy/index.htm, в котором представлены данные расчета анизотропии в реальном времени и база данных, в которой представлены результаты наблюдений нейтронной компоненты за весь период, начиная с 1958 года. • http://cr20.izmiran.rssi.ru/AnisotropyCR/Index.php • (ИЗМИРАН)

  13. Аппаратное и программное сопровождение Европейской базы данных NMDB нейтронных мониторов высокого временного разрешения. Российский сегмент. Разработаны программные средства для обновления базы данных и для чтения данных базы NMDB. Разработанные средства внедрены на 8 российских станциях. (ИЗМИРАН)

  14. Поиск предвестников магнитных бурь по данным мировой сети мюонных телескопов и нейтронных мониторов. Показано, что перед приходом межпланетных возмущения и началом магнитных бурь меняется угловое распределение галактических КЛ и это проявляется в поведении первой гармоники анизотропии КЛ. (ИЗМИРАН) Пример изменения углового распределения интенсивности КЛ в Форбуш-понижении ( август 2001 г.)

  15. Исследовано усреднённое поведение плотности и вектора анизотропии космических лучей во время прохождения всех межпланетных ударных волн в 1957-2006 гг. Показано, что средняя анизотропия непосредственно перед SSC существенно увеличивается и её увеличение тем больше, чем больше последующее Форбуш-понижение. На усреднённых величинах анизотропии и плотности КЛ приближение ударной волны начинает сказываться приблизительно за 5 часов до её прихода. Изменения направления анизотропии (особенно для западных источников Форбуш-эффекта) можно видеть значительно раньше. (ИЗМИРАН) Поведение плотности и экваториальной составляющей первой гармоники анизотропии КЛ в периоды SSC, усреднённые методом наложения эпох.

  16. Time of flight system (TOF) Magnetic spectrometer B=0.48T 6 planes ofSi (2 layers at each plane) Thickness of each strip is300 m Resolution is ~ 3m MDR ~ 1400GV/c Anticoincidence detectors Scintillator С4 Imaging calorimeter: 44 planes ofSiс 22 layers ofW between them 16.3 X0 / 0.6 L0 Neutron detector (ND) 363He counters with polyethilene moderator PAMELA spectrometer Geometrical factor: 21.5 cm2 sr Weight: 470 kg Sizes: 130x70x70 cm3 Power: 360Watts

  17. Основные результаты работы по Проекту в 2009 году 1. В течение 2009г. проведены регулярные измерения нейтронной компоненты космических лучей (КЛ) на нейтронных мониторах станций: Апатиты, Москва, Магадан, мыс Шмидта, Баксан, Якутск, Тикси, Иркутск (3 уровня), Норильск, Новосибирск. Данные измерений интенсивности КЛ за 2009г. доступны в сети Интернет по адресам: http://cr0.izmiran.rssi.ru/common/links.htm, http://ysn.ru/ipm http://cgm.iszf.irk.ru/irkt/main.htm, http://www.gs.nsc.ru/russian/cosmrays/eng/index.php, http://pgia.ru:81/CosmicRay/. 2. Зарегистрирован самый высокий поток космических лучей за всю историю их наблюдений. 3. На основе измерений ионизационной камеры АСК-1 установлено, что направление вектора анизотропии КЛ с энергией E~60 ГэВ испытывает квазипериодические изменения с периодом 22 года. Показано, что основной физической причиной такого поведения анизотропии является изменение направления дрейфа КЛ на противоположное в цикле солнечной активности, обусловленное сменой полярности общего магнитного поля Солнца. (ИКФИА СО РАН). 4. На основе разработанной квазилинейной теории процесса ускорения заряженных частиц ударными волнами детально исследована динамика потоков надтепловых частиц и альвеновской турбулентности вблизи фронта межпланетной ударной волны. Показано, что теория хорошо воспроизводит наблюдаемые в эксперименте на ударном фронте спектры ускоренных протонов. В то же время порождаемый частицами рассчитанный самосогласованно спектр альвеновских волн существенно превышает измеренный. Объяснение этого расхождеия на данный момент не найдено (ИКФИА СО РАН).

  18. 5. Показано, что многоканальные наблюдательные комплексы КЛ, обеспечивают получение информации о вариациях потока первичного излучения в широкой области энергий и дают возможность проводить мониторинг изменения жесткости геомагнитного обрезания, среднемассовой температуры атмосферы и атмосферного давления Р в реальном времени. (ИНГГ СО РАН). 6. С января 2009г на базе спутниковой системы Iridium организована передача в реальном времени минутных данных нейтронного монитора станции Мирный в ИЗМИРАН. 7. На основе кинетического подхода выполнено исследование динамики космических лучей с энергиями 2-300 ГэВ вблизи фронтов межпланетных ударных волн. Показано, что теория хорошо воспроизводит вариации интенсивности космических лучей, регистрируемые наземными установками в период до прихода возмущения к Земле. Тем самым продемонстрирована принципиальная возможность прогнозирования сильных геомагнитных бурь на основе измерений интенсивности космических лучей с заблаговременностью до 2-х суток (ИКФИА). 8. Завершено создание Якутского спектрографа космических лучей, которому присвоено имя А.И. Кузьмина. Спектрограф состоит из нейтронного монитора 24-NM-64, 4-х мюонных телескопов, расположенных на уровнях 0, 7, 20 и 40 м в.э., и ионизационной камеры АСК-1 (ИКФИА СО РАН). 9. Продолжается эксперимент ПАМЕЛА. Получены новые данные об отношении потоков антипротонов к протонам и потока позитронов к сумме потоков электронов и позитронов. Получены предварительные данные о спектре электронов высоких энергий (ФИАН).

  19. Публикации 2009 г.: • В реферируемых журналах (включая работы, принятые к печати) - 17 • доклады на конференциях и школах - 40

More Related