WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Для каждого события определялись основные характеристики потока РСП в межпланетном пространстве: жесткостной спектр, направление оси анизотропии и питч-угловое распределение. Указанные характеристики определялись в последовательные моменты времени, что позволило исследовать динамику потоков РСП в течение каждого данного события.

Полученные спектры РСП сравнивались с доступными данными прямых измерений солнечных протонов в смежных энергетических интервалах, полученных на шарах-зондах и космических аппаратах. Демонстрируется устойчивое соответствие данных прямых измерений и спектров, полученных из наземных измерений при решении обратной задачи.

В результате систематического исследования спектров РСП обнаружено существование двух популяций частиц, быстрой и медленной, инжекция которых с Солнца происходит во время импульсной и постэруптивной стадий вспышечного возмущения, соответственно. Быстрая компонента (БК) имеет импульсообразный временной профиль и экспоненциальный энергетический спектр. Медленная компонента (МК) обладает плавным временным профилем и степенным энергетическим спектром.

3-я глава посвящена изучению свойств источника релятивистских протонов на Солнце, возможных механизмов их ускорения и распространения в межпланетном магнитном поле, на основе полученных в гл.2 характеристик РСП и с учетом современных представлений об активных процессах на Солнце и в межпланетной среде: корональных выбросах вещества (КВВ), ударных волн, формирования петлеобразных структур в ММП и пр.

Рассмотрены свидетельства тесной связи процессов генерации релятивистских протонов во вспышечных возмущениях на Солнце с крупномасштабными активными процессами в солнечной короне. Показано, что время генерации первых релятивистских частиц на Солнце совпадает с началом роста радиоизлучения в широкой области частот. Этот момент близок по времени к началу радиовсплеска II типа.

По времени запаздывания начала возрастания у Земли относительно радиовсплеска II типа показано существование 2-х компонент РСП. Быстрая компонента (БК) начинает испускаться с Солнца в пределах 5-10 мин. от начала радиовсплеска II типа. Начало инжекции медленной компоненты (МК) запаздывает относительно БК на 15-40 мин. Разделение на быструю и запаздывающую компоненты дает также исследование зависимости полного пути, пройденного частицами от их скорости.

Быстрой и медленной компонентам РСП соответствуют два вида спектров, найденных в гл.2 при решении обратной задачи. Именно, быстрой компоненте соответствует экспоненциальный энергетический спектр, характерный для механизма ускорения в электрическом поле, возникающем в области магнитного пересоединения. Модельные расчеты, воспроизводящие комбинацию электрического и магнитного полей в области магнитного пересоединения, дают расчетный спектр частиц экспоненциальной формы, подобный спектру БК, полученному из экспериментальных данных.

Медленная компонента имеет степенной энергетический спектр. Вероятным механизмом генерации МК может быть стохастическое ускорение МГД турбулентностью во вспышечной плазме. Указанный факт подтверждается совпадением формы спектра, полученного методами оптимизации из экспериментальных данных и расчетного спектра в модели стохастического ускорения.

Гигантские возрастания ~ 5000 % на нейтронных мониторах в крупнейших за всю историю наблюдения СКЛ событиях (23.02.1956 г. и 20.01.2005 г.) были вызваны быстрой компонентой, имевшей сильную анизотропию и экспоненциальный энергетический спектр. Запаздывающая компонента, имевшая степенной энергетический спектр, обусловила умеренное возрастание на большинстве станций мировой сети. Показано, что вследствие специфической энергетической зависимости атмосферных функций связи нейтронного монитора, только экспоненциальный спектр мог вызвать такое большое возрастание в обоих случаях.

На основе изучения динамики анизотропии и питч-угловых распределений РСП исследуется распространение этих частиц в межпланетном магнитном поле. Наряду с рассеянием на магнитных неоднородностях и магнитной фокусировкой, исследован важный для практики случай распространения в петлеобразных магнитных структурах. Показано, что в событии 28.10.2003 г. релятивистские протоны пришли к Земле от вспышки в восточной части солнечного диска вдоль магнитной петлевой структуры, вытянутой из активной области корональным выбросом вещества от предыдущей вспышки на Солнце.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Разработана методика определения параметров релятивистских солнечных протонов (РСП) за пределами атмосферы и магнитосферы Земли из данных наземных измерений нейтронными мониторами путем решения обратной задачи. Методика содержит весь цикл от обработки первичных данных (профили возрастаний на станциях сети НМ) до получения характеристик РСП за пределами магнитосферы и атмосферы Земли в последовательные моменты времени.

2. Разработаны алгоритмы и пакеты программ для расчета траекторий космических лучей в современной модели магнитосферы Цыганенко-2001 г., с помощью которой вычисляются асимптотические конусы приема для частиц падающих на детектор как из вертикали, так и под различными азимутальными и зенитными углами.

3. С помощью методики п.1 и п.2 впервые проведено систематическое исследование параметров РСП и исследована их динамика в 14 крупных событиях СКЛ на уровне Земли, которые произошли в период с 1956 по 2006 гг.

4. На основе систематического изучения динамики РСП в 15 указанных событиях, показано существование двух популяций частиц: быстрой и медленной, инжекция которых с Солнца происходит во время импульсной и постэруптивной стадий вспышечного возмущения, соответственно. Быстрая компонента (БК) имеет импульсообразный временной профиль и экспоненциальный энергетический спектр. Она начинает испускаться с Солнца через 5-10 мин после начала радиовсплеска II типа, обозначающего максимум импульсной фазы вспышки. Медленная компонента (МК) имеет затянутый временной профиль и степенной энергетический спектр. Начало ее инжекции с Солнца запаздывает, в среднем, на 15-40 минут относительно быстрой компоненты.

5. Проведены модельные расчеты формирования энергетического спектра частиц, ускоренных электрическим полем в области магнитного пересоединения. Рассчитывались траектории протонов в конфигурации электрического и магнитного полей, воспроизводящей область магнитного пересоединения и фиксировалась их энергия при покидании области ускорения. Суммарный спектр частиц имеет экспоненциальную форму, подобную спектру быстрой компоненты, полученному из экспериментальных данных.

6. Показано, что вероятным механизмом генерации медленной компоненты может быть стохастическое ускорение МГД турбулентностью во вспышечной плазме. Указанный факт подтверждается совпадением степенной формы спектра, полученного методами оптимизации из экспериментальных данных и расчетного спектра в модели стохастического ускорения.

7. Показано, что гигантское возрастание ~ 5000 % на нейтронных мониторах в крупнейших событиях РСП 23.02.1956 г. и 20.01.2005 г. было вызвано быстрой компонентой, имевшей сильную анизотропию и экспоненциальный энергетический спектр. Запаздывающая компонента, имевшая степенной энергетический спектр, обусловила умеренное возрастание на большинстве станций мировой сети. Показано, что вследствие специфической энергетической зависимости атмосферных функций связи нейтронного монитора, только экспоненциальный спектр мог вызвать такое большое возрастание в обоих случаях.

8. На основе изучения динамики анизотропии и питч-угловых распределений РСП в событии 28.10.2003 г. показано, что релятивистские протоны пришли к Земле от вспышки в восточной части солнечного диска вдоль магнитной петлевой структуры, вытянутой из активной области корональным выбросом вещества от предыдущей вспышки на Солнце.

Результаты, составившие основу диссертационной работы, изложены в следующих публикациях

1. Балабин Ю.В., Вашенюк Э.В., Мингалев О.В., Подгорный А.И., Подгорный И.М. Спектр солнечных космических лучей: данные наблюдений и модельных расчетов // Астрон. Ж. 2005. Т.82, С. 940-949.

2. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B. Relativistic solar proton dynamics in large GLEs of 23 solar cycle // Proc. 28th Int. Cosmic ray Conf. Tsukuba, Japan, July 31-August 7, 2003, Tsukuba, Japan. 2003. V.6. P.3401-3404.

3. Вашенюк Э.В., Мирошниченко Л.И., Балабин Ю.В., Гвоздевский Б.Б. Динамика релятивистских СКЛ в событиях октября-ноября 2003 г.: Модельные исследования // Изв. РАН. сер. физ. 2005.Т.69, №6. С. 808-811.

4. Miroshnichenko L.I., Klein K.-L., Trottet G., Lantos P., Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B. Relativistic Nucleon and Electron Production in the 2003 October 28 Solar Event // J.Geophys.Res. 2005. Vol. 110. A09S08, doi:10292004JA010936

5. Miroshnichenko L.I., Klein K.-L., Trottet G., Lantos P., Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V. Electron acceleration and relativistic nucleon production in the October, 2003 solar event // Adv. Space Res. 2005. V.35. P.1864-1870.

6. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B., Miroshnichenko L.I., Perez-Peraza J., Gallegos-Cruz A., Regularities in the relativistic solar proton spectra formation // Proc. 28th Annual Apatity Seminar, 1-4 March, 2005. Kola Science Center RAS. 2005. P.145-148.

7. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B., Karpov S.N., Super GLE of 20 January, 2005 // Proc. 28th Annual Apatity Seminar, 1-4 March, 2005. Kola Science Center RAS. 2005. P. 149-153.

8. Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Гвоздевский Б.Б., Карпов С.Н. Релятивистские солнечные протоны в событии 20 января 2005 г. Модельные исследования // Геомагнетизм и Аэрономия 2006, Т46, № 4, С.1-7.

9. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Perez-Peraza J., Gallegos-Cruz A., Miroshnichenko L.I. Some features of relativistic particles at the Sun in the solar cycles 21-23 // Adv. Space Res. 2006. V. 38. P 411-417.

10. Perez-Peraza J., Gallegos-Cruz A., Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V. Relativistic proton production at the Sun in the October 28th, 2003 solar event // Adv. Space Res. 2006. V.38. Issue 3. P. 418-424.

11. Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Любчич А.А. Распространение СКЛ в петлеобразных структурах ММП // Изв. РАН сер. физ. 2007. Т.71, №7.  С.965-967.

12. Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Гвоздевский Б.Б., Мирошниченко Л.И. Характеристики релятивистских СКЛ в крупных событиях на уровне Земли // Изв. РАН сер. физ. 2007. Т.71, №7. С.968-971.

13. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Miroshnichenko L.I., Relativistic solar protons in the GLE of 23 February 1956: New study // Adv. Space Res. 2008. V.41. P. 926–935.

14. Perez-Peraza J., Vashenyuk E.V., Gallegos-Cruz A., Balabin Yu.V., Miroshnichenko L.I., Relativistic proton production at the Sun in the January 20, 2005 event // Adv. Space Res. 2008. V.41. P. 947–954.

15. Вашенюк Э.В., Гвоздевский Б.Б., Балабин Ю.В., Григорьев В.Ф., Шадрин С.А. Исследования космических лучей на арх. Шпицберген //сб. Арктика и Антарктика изд. Госгидромет, 2005, вып.4 (38) С.5-15.

Благодарности

Автор выражает искреннюю глубокую признательность научному руководителю Вашенюку Эдуарду Владимировичу за постановку задачи, ценные советы, помощь в организационных вопросах и моральную поддержку. Автор также благодарит коллег Гвоздевского Бориса Борисовича и Остапенко Александра Андреевича за полезные советы и дискуссии по теме диссертации.

Особую необъятную благодарность автор выражает Янковскому Игорю Викторовичу (г. Нальчик, Высокогорная экологическая обсерватория) за консультации по программированию на С++ и неиссякаемое терпение при этом.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»