УДК 524.1-352
О. Н. КРЯКУНОВА1, А. М. МАЛИМБАЕВ1, И. Л. ЦЕПАКИНА1, А. В. БЕЛОВ2, Е. А. ЕРОШЕНКО2, В. Г. ЯНКЕ2
(1ДТОО «Институт ионосферы» АО «Национальный центр космических исследований и технологий», Алматы;
2ФГБУН Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, г. Москва)
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОТОКОВ СОЛНЕЧНОГО
анизотропию космических лучей за пределами магнитосферы. Метод глобальной съемки фактически является объединением трех методов: метода расчета функций связи, траекторных расчетов частиц космических лучей в магнитном поле и метода сферического анализа [5-6].
Для расчетов плотности космических лучей жесткости 10 ГВ и векторной анизотропии использовался метод глобальной съемки (GSM), хорошо зарекомендовавший себя при исследованиях Форбуш–эффектов в космических лучах, когда Форбуш–эффект рассматривается не по данным отдельной станции, а по данным сети станций космических лучей. В этом случае Форбуш–эффект изучается, как гелиосферное явление, наблюдающееся за границей магнитосферы [2, 7-8].
Форбуш-эффекты (ФЭ) принято делить на спорадические и рекуррентные [4]. Спорадические ФЭ вызваны межпланетными возмущениями (ICMEs), связанными с корональными выбросами масс, а рекуррентные ФЭ, чаще всего, вызваны высокоскоростными потоками солнечного ветра из низкоширотных корональных дыр (CHs). В периоды, близкие к минимуму солнечной активности, когда большие и эффективные CMEs происходят редко, ФЭ, в основном, бывают вызваны CHs.
Целью настоящего исследования является изучение влияния высокоскоростных потоков (ВСП) солнечного ветра из низкоширотных корональных дыр на космические лучи. Для этого, прежде всего, надо выделить достаточное количество событий, обусловленных ВСП, и иметь уверенность, что это события «чистые», без существенного влияния корональных выбросов масс (CMEs).
В качестве примера влияния высокоскоростных потоков солнечного ветра из корональной дыры на плотность и анизотропию космических лучей, за пределами магнитосферы, рассчитан- ными методом глобальной съемки, приведем анализ события 30 декабря 2006 г. – 8 января 2007 г.
Южная корональная CH254 (рекуррентная с CH250) находилась в геоэффективной позиции 30 декабря 2006 г. – 31 декабря 2006 г. максимальное значение Ар-индекса во время влияния ВСП солнечного ветра на магнитное поле Земли Apmax = 39, максимальная скорость солнечного ветра Vswmax = 794 км/с. Для этого события магнитуда ФЭ AF=1.2, максимальная величина эквато- риальной составляющей анизотропии космических лучей Axym=0.83. Рассмотрим поведение интенсивности космических лучей и ее анизотропии совместно с характеристиками межпланетного пространства (рисунки 1–2).
Рисунок 1 – Поведение параметров межпланетного поля (плотности, температуры и скорости солнечного ветра, различных составляющих межпланетного магнитного поля)
30 декабря 2006 г. – 8 января 2007 г.
Рисунок 2 – Поведение плотности и анизотропии космических лучей жесткости 10 ГВ 30 декабря 2006 г. – 8 января 2007 г.
Рассматриваемое событие достаточно типично для Форбуш–эффектов такого класса. Оно имеет постепенное уменьшение интенсивности в течение 4 суток, магнитуда эффекта 1,2 %. Экватори- альная анизотропия меняется во время события довольно плавно.
Мы проанализировали все выявленные эффекты влияния ВСП из низкоширотных корональных дыр на интенсивность космических лучей жесткостью 10 ГВ в событиях, где не добавляется влияние ударных вол от корональных выбросов масс, инициируемых солнечными вспышками. В этих событиях можно исследовать связи величины Форбуш-эффекта в космических лучах с основ- ными характеристиками межпланетной среды (скоростью солнечного ветра, максимальной напря- женностью межпланетного магнитного поля).
Для периода минимума солнечной активности в 2007 г нами получена зависимость величины магнитуды Форбуш-эффекта от максимальных значений интенсивности межпланетного магнит- ного поля, представленная на рисунке 3. Из рисунка видно, что наблюдается довольно хорошая линейная зависимость, причем гораздо лучшая для событий, связанных с корональными дырами, чем для всех Форбуш-эффектов.
○ – все Форбуш-эффекты, ◊ – Форбуш-эффекты, свя- занные с корональными дырами.
Рисунок 3 – Зависимость величины Форбуш- эффекта от максимальной величины
интенсивности межпланетного магнитного поля
Для нахождения зависимости величины Форбуш-эффекта от скорости солнечного ветра для каждого события брались максимальные значения скорости плазмы солнечного ветра, измеренные на космических аппаратах ACE (www.swpc.noaa.gov/ace/MAG_SWEPAM_7d.html).
Интересная особенность выявлена в настоящем исследовании: максимальная скорость солнечного ветра для событий Форбуш-эффектов, связанных с потоками плазмы из корональных дыр, менялась примерно в интервале от 350 до 700 км/с, т.е. Форбуш-эффекты в космических лучах наблюдались даже при весьма малых скоростях солнечного ветра.
Зависимость величины Форбуш-эффекта от максимальной скорости солнечного ветра довольно слабая (рисунок 4). Это говорит о том, что при небольших по магнитуде эффектах скорость солнечного ветра не оказывает решающего воздействия на модуляцию космических лучей.
○ – все Форбуш-эффекты, ◊ – Форбуш-эффекты, связанные с корональными дырами.
Рисунок 4 – Зависимость величины Форбуш- эффекта от максимальной величины скорости
солнечного ветра
Таким образом, в работе получена зависимость величин Форбуш-эффектов в космических лучах, связанных с влиянием высокоскоростных потоков солнечного ветра из корональных дыр, от основных характеристик межпланетной среды в период, близкий к минимуму солнечной активности. Зависимость величины магнитуды Форбуш-эффекта от максимальных значений интенсивности межпланетного магнитного поля является линейной, причем гораздо лучшая для событий, связанных с корональными дырами, чем для всех Форбуш-эффектов. Зависимость величины Форбуш-эффекта от максимальной скорости солнечного ветра довольно слабая.
Работа выполнена по программе 101 «Грантовое финансирование научных исследований»
в рамках темы «Исследование плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей».
ЛИТЕРАТУРА
1. Belov A., Baisultanova L., Eroshenko E., Mavromichalaki H., Yanke V., Pchelkin V., Plainaki C., and Mariatos G.
Magnetospheric effects in cosmic rays during the unique magnetic storm on November 2003// Journal of Geophysical Research.
2005. Vol. 110. P. 9-20.
2. Papailiou M., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. Precursor effects in different cases of Forbush decreases// Solar Physics. 2012. P. 337-350.
3. Belov A.V., Eroshenko E.A., Yanke V.G. Cosmic ray effects caused by great disturbances of the interplanetary medium in 1990-1996 // Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf., 1999. V. 6. P. 431–434.
4. Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Iucci N., Villoresi G., and Yanke V. Search for predictors of Forbush decreases// Proc. 24th ICRC. 1995. Vol.4, P. 888-891.
5. Yasue S., Mori S., Sakakibara S., Nagashima K. Coupling Coefficients of Cosmic Ray Daily Variations for Neutron Monitor Stations// Rep. of Cosmic Ray Research Laboratory, Nagoya University. 2006. P. 487-488.
6. Dvornikov V., Sdobnov V., Sergeev A. A spectrograph global survey technique for studying cosmic ray distribution function and the planetary system of geomagnetic cutoff rigidities// Proc. 20th ICRC, 1987. P. 231-234.
7. Papailiou M., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. The asymptotic longitudinal cosmic ray intensity distribution as Precursor for Forbush decreases// Solar Physics. 2012. P. 351-362.
8. Asipenka A., Belov A., Eroshenko E., Mavromihalaki H., Papailiou M., Papaioannou A., Oleneva V., Yanke V.
Asymptotic longitudinal distribution of cosmic ray variations in real time as the method of interplanetary space diagnostic// Proc.
31 International Cosmic Ray Conf. 2009. P. 708-716.
REFERENCES
1 Belov A., Baisultanova L., Eroshenko E., Mavromichalaki H., Yanke V., Pchelkin V., Plainaki C., and Mariatos G.
Magnetospheric effects in cosmic rays during the unique magnetic storm on November 2003// Journal of Geophysical Research. – 2005. – V. 110. – P. 9-20.
2 Papailiou M., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. Precursor effects in different cases of Forbush decreases // Solar Physics. – 2012. – P. 337-350.
3 Belov A.V., Eroshenko E.A., Yanke V.G. Cosmic ray effects caused by great disturbances of the interplanetary medium in 1990-1996 // Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf. – 1999. – V. 6. – P. 431–434.
4 Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Iucci N., Villoresi G., and Yanke V. Search for predictors of Forbush decreases //
Proc. 24th ICRC. – 1995. – V.4. – P. 888-891.
5 Yasue S., Mori S., Sakakibara S., Nagashima K. Coupling Coefficients of Cosmic Ray Daily Variations for Neutron Monitor Stations // Rep. of Cosmic Ray Research Laboratory, Nagoya University. – 2006. – P. 487-488.
6 Dvornikov V., Sdobnov V., Sergeev A. A spectrograph global survey technique for studying cosmic ray distribution function and the planetary system of geomagnetic cutoff rigidities // Proc. 20th ICRC. – 1987. – P. 231-234.
7 Papailiou M., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. The asymptotic longitudinal cosmic ray intensity distribution as Precursor for Forbush decreases// Solar Physics. – 2012. – P. 351-362.
8 Asipenka A., Belov A., Eroshenko E., Mavromihalaki H., Papailiou M., Papaioannou A., Oleneva V., Yanke V. Asymptotic longitudinal distribution of cosmic ray variations in real time as the method of interplanetary space diagnostic // Proc. 31 International Cosmic Ray Conf. – 2009. – P. 708-716.
Резюме
О. Н. Крякунова1, А. М. Малимбаева1, И. Л. Цепанкина1, А. В. Белов2, Е. А. Ерошенко2, В. Г. Янке2
(1«Ионосфера институты» ЕЖШС «Ұлтық Ғарыштық Зерттеулер мен технологиялар орталығы» АО, Алматы қаласы;
2ФМАМҒ РАҒ Н.В. ПУШКОВ атындағы жер магнетизм, ионосфера және радио толқынтарату институты, Мәскеу қаласы) ЖОҒАРЫ ЖЫЛДАМДЫҚ ТАСҚЫНЫ КҮН ЖЕЛІНІҢ КОРОНАЛДЫ
ОЙЫҚТАРЫ, ЖИЛІККЕ ЖӘНЕ АНИЗОТРОПИЯЛЫҚ КОСМОС СӘУЛЕЛЕРІНЕ ЫҚПАЛЫ
Мысал ретінде Форбуш-нәтиженің космостық сәулелері ықпалмен, төмен короналды ойықтардың, массаның короналды атқылауы мен күн тұтану және күн талшықтарының жоғалу байқалмағаны қара- стырылған. Магнитосфера шетиндеги векторлық анизотропия галактиканың космостық сәулесі және сәуле-нің тығыздығы ғаламдық түсірілімнің әдісімен есептелген. Қарастырылып отырған уақиға Форбуш-нәтижесине типті, қарқынды космостық сәулелерінің азайуы 4 күннен кейін магнитудалық нәтижесін байқауга болады. Күн сәулесінің жақын минимум белсенділігі кезінде алынған аумақтары Форбуш-нәтижесіне космостық сәуле негізгі планета аралық мінездемеге тәуелді. Тәуелді магнитуда аумақтары Форбуш-нәтижесі максималды қарқыны магнитуда аралық сызықтық аумақ болып табылады, короналды ойықтар тиімдірек болып есептеліп, ал Форбуш-нәтижелерін қарастырылған уақыт аралығы болады.
Тірек сөздер: короналды ойықтар, ғарыш сәулелері, анизотропия.
Summary
O .N. K Kryakunova1, A .M. M Malimbayev1, I. L. T sepakina 1, A. V. B elov2, E. A. Eroshenko2, V. G. Y anke2
(Institute of Ionosphere, National Center for Space Research and Technology, Almaty;
Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation, Moscow) THE EFFECT OF HIGH-SPEED SOLAR WIND STREAMS FROM CORONAL HOLES ON COSMIC RAY DENSITY AND ANISOTROPY
The effect of high-speed solar wind streams from low-latitude coronal holes on cosmic ray intensity is studied.
The database on Forbush effects created at IZMIRAN, with cosmic ray density and anisotropy calculated by the Global Survey Method (GSM) on the basis of Neutron Monitor network data has been used. From the analysis of events it was found that the highest correlation of the FE magnitude was found with the interplanetary magnetic field, but not with solar wind speed. As a rule, Forbush effects caused by coronal hole streams were small but prolonged.
Keywords: coronal hole, cosmic ray, anisotropy.
Поступила «____»______________2014 г.
УДК 533+53
В. Л. САВЕЛЬЕВ1, С. А. ФИЛЬКО2
(1ДТОО «Институт ионосферы» АО «Национальный центр космических исследований и технологий», г. Алматы,
2Жетысуский государственный университет им. И.Жансугурова, г. Талдыкорган)