Долгоживущие продукты ядерных реакций космических лучей в атмосфере Земли и временные вариации глобальных параметров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Сагнет-ИетерЛур! ский I осуллрс)венный Техническим Уиищ-рсикч

Ни правах рукописи

ЬЛИМОИ Алекеанлр Иесяололпвич

ДОЛ1 ОЖИНУЩИ!-. ШЮДУКГЫ ЯДКШЫХ РЕАКЦИИ КОСМИЧ1СКИХ ЛУЧ1-1Й И А1 М(К'Ф1,.|>Ь Ч1-МЛИ И Ш'Г'МРИНЬИ- ПАРИАЦИИ ГЛОБАЛЬНЫХ

параметров

01 04 16 - фишка »томною ялра и мементорпыл части

Лвюреферат • лнсссртпнин на соискание ученой степени локюра фшико-математических наук

Саигг-Петер5ур| 1997

!'аб(>1а выполнена ь Синм-11е|ербуртском юсударс! венном (ехническом утшерсииле на кафедре "Космические исследовании" Официальные ишюненш

I альпер Аркадии Моисеевич

профессор, докюрфишко-матемашческих наук, СЧабников Марк Васильевич

профессор, докюр фил1ко-ма1ема1Ическ:11х наук, Ьо1 данов Сертей Дмитриевич

профессор, докюр фишко-мшсмашческнк наук.

Ведущая орииииация - Физический иисчну) им II11. Лебедева НАМ.

Защит сосюнгса 17 декабря 1У^>7 г в 14 часов в ауд 265 2-ою учебною корпуса на заседании специализированного совеы ДР 003,16 05 при Санкч-Иаербурюком государственном техническом университете но адресу. 1У5251, Санк-1-11<лер6урт, Полшехннческая ул , 29.

Ашорсфера! разослан " " ошября 19^7 т

Отзыв ни аыирсфсра! просим выслан, и двух зкземилярах, заверенных иечашо, но вышеуказанному адресу на имя ученою секрешр* совеш С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПб! "I V

УЧННЫИС.ЪКРЬТАРЬ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО СОВЬТ докюр физик(>-ма1емагических наук

И&аиоь 1 ( А.

(

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Предмет защиты. Прелмеюм чащи I ы являются комплексные экспериментальные и теоретические исследования временных вариации концентрации долт »живущих космогсмных нуклидов, образующихся и ядерных реакциях под действием космических лучей (КЛ) в окружающей среде, и восстановление на их основе глобальных параметров, таких как интенсивность КЛ, солнечная активность (СА), геомагнитный момент, скорость захвата космического вещества Землей и налеоклимапна временных шкалах от сотен лет до сотен тысяч дет в прошлое.

Актуальность проблемы, В середине пятидесятых годов в атмосфере Земли были измерены радиоактивные ттродукты ядерных реакций КЛ

радиоуглерод "С н тритии 'И. С' пого момента исследование космотенпых

(

радионуклидов превратилось в одно из плодотворных направлении прикладной ядерной физики. Обшетвестаыми являются достижения методов радиоуглеродного датирования. В свою очередь, измерения кониетпраиии "С в последовательных годичных образцах с независимо установленные возрастом предоставили уникальную возможность расширения временных рамок изучения таких глобальных природных факторов, как интенсивность К Л, СА и напряженность магнитного поля 'Земли .Однако, доступная ткала радиоуглеродных исследований ограничена несколькими периодами полураспада и не превышает десятков тысяч дет Кроме'тог о, мнотобрашс процессов переноса углерода на Земле приводит к значительной неопределенности при восстановлении средней скорости генерации "(.' в атмосфере. [Возможность перехода к изучению процессов, протекавших от десятков до сотен тысяч лет в прошлом, связана с образованием в атмосфере долпживупшх радионуклидов "'С1 (Т|/2 - 3 .0 К)' лег), 2' А1 (Тш - 7.1 К)' дет) и "'Не П'ш " I-5 лет). Круг задач, поддающихся решению метолом

4 ' '

долигжииущих kocmoi епных нуклидов, был качественно «черчен еще в

классической paooie Лала и Ишерса (Lai & Peters, l%7) Превращение .метода

в количественный инсфуменг прикладной ядерной физики ciajio насущной

шмрсбносшо многих обласкай исследований в асфофизнке, ядерной

1софи1Икс и климаюлогии.

11рш1цшшалыю новым направлением, сформулированным и реалиюванним автром, ciano совместное изучение копиейфапии нуклидов, оыичакнцн.чся как ядерными реакциями образования - or захват тепловых нсйфопов до реакции скалывания с выходом пяшадцаги нуклонов - так и

v

характером переноса обрадованной радиоактивности в атмосфере Земли. ГлриЬотка комплексного подхода предегавляекя единственным надежным меюдом анализа мнит'фикториых сигналов, коюрыми являкмея длинные временные ряды концетраций kocmoi синих радионуклидов.

' Цели >1 задами работы Целью работы является разработка и обоснование нового направления научных исследований - археологии долюжнвутих kocmoi енных нуклидов Оно основано на высокоточных измерениях конценфации дол! оживушнх радионуклидов, образованных в ядерных реакциях КЛ с элементами ашосферы, в датированных природных образцах, и включает моделирование генерации нуклидов в ядерно-активном каскаде в ашисфере и их переноса в окружающей среде. Помимо решения фунламешальных задач, paipaooiatmoe направление имеет несомненную пользу в приложениях ядерной физики к проблемам асфофизики, физики окру жлюшей среды, климат и жологии.

Me I оды исследований. Для достжения поставленной цели иофеоовалось создание и применение уникальной ядерно-физической аппаратуры, мнотлепше измерения сьерхмалых концентраций kocmoi енных

нуклидов, разработка и проверка теоретических моделей обраювания и переноса космогстюй радио,наивности в природной среде, восстановление временных вариаций интенсивности КЛ в атмосфере, их летальный анализ и выделение относительною вклада в пи вариации модулирующих глобальных факторов. Комплексный характер исследований, сохраняя в камее тс методической основы традиционные подходы ядерной фишки, потребован широкого привлечения астрофизических и геофизических данных, причем все они, соответственно, подвергались критическому аншппу и проверке.

Основные положения, выносимые на защит у;

1. Результаты определения концентрации долгоживушнх космогсиных радионуклидов в природных образцах и искусственных мишенях, являющиеся экспериментальной основой настоящей работы, а именно.

1.1 Измерение содержания космогенного '"Не в годичных образцах полярного льда, датированных с 1985 по 1783 тт.. метолом ускорительной масс-спектрометрии (УМС).

1.2 Измерения содержания космогенных ', 'Ве и '('А1 в .обра «пах донных океанических отложений с возрастом 250 - 300 тысяч лс1 методами низкофотювой гамма - спектрометрии и УМС.

1.3 Измерения содержания космогенных "'С1 и и,Ве в юдичных сборах атмосферных выпаленни, собранных в 1990 - 1993 I г , методом УМС.

1.4 Измерения содержания космогенного "'С ! в Мишенях, облученных на ускорителях, с целью определения энергетической зависимости сечения образования '''С! протонами на '"Лг.

2. Методика и результаты расчетов образования долгожнвуншх космотенпы.ч радионуклидов в атмосфере. включающие моделирование высотпо-широтного распространения нуклонного каскада и определение абсолютною выхода продуктов ядерных реакций скалывания на ядрах атмосферных пТкт

ь

'3 1'е1>лыа1ы тмерений и анализа данных но переносу и распределению косм«» еиной радноак-твиоо и в окружающей среде, нозвонякпцне модедыю переходить ог локальных концентраций нуклида, и (меренных в природном арчнве, к ею глобальной скорост образовании иод действием КЛ '1 Гслулыаш воссшновления временного хода атмосферной скорости обрашвання. '"Не ногодично за 527 ле! (1459 - 1985 | с.) и ,1'С1 в среднем за 346 лет(15о8 - 1У13 п.).

5 Применение совместною аналита двух и более рядов космогенных радионуклидов, позволившего разделить физические факгоры, ответственные 1!) наблюдаемые вариации их концентрации ,

5 1 Везульппы и выводы об изменении глобальных параметров, модулирующих образование долтживуших космогенных "Г и '"Ве, а именно, вариация* напряженносш (ебмагнипюю ноля и СА.

5.2 Исследование обнаруженных радиоу! леродным методом длительных периодов пониженной актнвносш Солнца минимумов Маундера, Шперера и Вольф^но содержанию "'Ве и "'С'1 в полярном льду.

5 3 Поестановление напряженности геомагнитною ноли за последние 30 тысяч лет 1 • '

5.4 Ичсс1аповление но соЛерлаким нуклидов 2'А1 и '"Ве в /луооконод)шх океанических ошожениях к льду среднею покжа внеземного пешее 1ва на Землю.

6 Вывод о хаотической природе II-лешего цикла солнечной активности, выявляемой методами нелинейной динамики. Эюг вывод косвенно нод|вержден радионуклидними данными

7 Демонараиия качес1вешшн связи вариаций ашосферною содержания долюживутего космо!сапою "'Ве с приземной температурой, и на ее основе указание на возможность восстановления древних климатов Земли.

Научная новизна работы. Предложен и реализован комплексный ядерно-(|)т»'1еский подход к изучению процессии, протекавших в окружающей среде, позволивший псреГпи от качественного описания к количественными данным о временном холе глобальной скорости образования до ножтпщих космогенных нуклидов в атмосфере Как следствие, получены 'уникальные результаты в области физики KJI, астрофизики Солнца и геомагнетизма.

г

1. Выполнены измерения свсрхмалых копией фаций долюжипушпх космогенных радионуклидов в природных объектах, допускавших независимую датировку. "Экспериментальные результаты являются уникальными, как но

представительности, так и но надежности, обеспеченной комплексным

\

характером эксперимента (измерения нескольких нуклидов, перекрестие датировки, изотопный и химический анализы образцов и т.д.)

2. Измерено сечение образования "'Cl протонами ira '"Аг в широком диапазоне энергий налетающих тГротоиов Показаны ограничения на применение феноменологических моделей и полуэмпиричсских аппроксимаций при расчетах величины сечения

3. Впервые по данным о нескольких нуклидах погодично восстановлена интенсивность, КЛ у Земли за 527 лет. Подтверждена устойчивость ее квазициклических вариаций с характерным временем порядка 11 лет, обусловленных модуляцией СЛ. Подтверждено, что имевшие мест в течении этого тысячелетия интервалы повышения концентрации космотенпых нуклидом в атмосфере в 1645-1715 гг., 1450-1550 гг. и, возможно, 1290-1340 п спятапы с увеличением плотности Ю1 на орбите Земли

4. Впервые но космогенным нуклидам восстановлен магнитный момент глобального дииольного поля Земли для последних 30 тысяч лет. Установлено.

чго предложенный новый палсомапштный метод по чувствительности и

»

надежности не уступает традиционным, а по временным р;ирсшсншо и . диапазону значительно их превосходит.

-V Дока ¡апо, чю наблюдаемые в полярных льдах вариации содержания дошоживутцих космогенных.радионуклидов имеют глобальный характер и в среднем отражают изменения в их атмосферном образовании 6 На основе анализа радионуклидных данных впервые показана хаотическая природа солнечного магнитного цикла, что сужает круг моделей, привлекаемых для обьяснения генерации общего магнитного поля Солнца 7. Дня получения физических результатов:

- разработаны методики сбора, приготовления и датирования обра ¡ион, проведены облучения искусственных мишеней на циклическом и злектростатических ускорителях, применены измерительные методы УМС,

- впервые разработана комплексная модель, включающая образование и перенос продуктов ядерных реакций скалывания в окружающей среде, коюрая решает обратную ¡адачу восстановления параметров КЛ на границе атмосферы но и «меренной концентрации продуктов их взаимодействий в жданной точке на поверхности Земли Модель была прокалибрована на современных данных по дифференциальным ингенсивностям нуююнных компонент' КЛ и протестирована на известных из литературы экспериментах;

- установлена. мощность неатмосферных источников долгоживущих космотенных радионуклидов, как природных, так и искусственных, оценен их вклад в удельную радиоактивность естественных архивов,

? - сформулирована и реализована идея комплексного, междисциплинарного подхода к .решению методами ядерной физики задач пюоальной жологии, предполагающая не только привлечение методик и знании из других научных дисциплин (астрономии, астрофизики, геофизики, метеоролш иН), но и их взаимопроверку. 11 рак■ кческ&и ценное гь и внедрение ре >улы а т ов.

В работе экспериментально и ¡мерены сечения образования проишами долтоживущею '°С1 на 40Аг. С их помощью установлен глобальный баланс ,6С1

д

- нуклида, играющего важную роль в датировании подземных вод при захоронении радиоактивных отходов. Численно - аналитическая модель расчет образования космогенных нуклидов в атмосфере применима ко многим задачам,^ рассматривающим нуклонный каскад промежуточной энерпш п толстой мишени. Предложенная автором феноменологическая модель динамики солнечной активности позволила проверить доастрономические особенности солнечных циклов. Показаны временные рамки научно обоснованного прогноза солнечного цикла. Информация, полученная о солнечной активности, имеет большое значение для построения теории климата и прогнозировании солнечно-земных связей.

Практическое значение имеют результаты исследований глобального переноса радиоактивности в атмосфере. Предложенные балансные модели адекватно описывают среднее глобальное распределение антропогенной радиоактивности и могут быть применены к оценке воздействия как протяженных, так и точечных источников радиоактивного загрязнения. Практически • важным представляется вывод о циркуляции части радиоактивного хлора от атмосферных испытаний ядерного оружия на поверхности Земли.

Разработанная в процессе ' исследований оригинальная научная аппаратура использовалась для выполнения прикладных работ, ряд методик и программ переданы учреждениям РАН.

Личный вклад соискателя. Автор принимал участие в постановке и решении комплексной научной проблемы, работая на кафедре космических исследований СПбГТУ в тесном сотрудничестве с учеными ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, а также в период своих научных командировок с соавторами из Швейцарии, Германии и Румынии. Все результаты, отраженные в диссертации, получены лично автором, а также в соавторстве с постоянным

научным руководителем профессором Г. Е. Комаровым, рядом сотрудников, аспирантов и студентов, участвовавших в работе иа различных ее этапах. Большая части экспериментальных результатов получена автором за; рубежом, чго объясняется отсутствием в нашей стране установок УМС, единственно нршодних для высокоточного измерения природных концентраций. 1иВе, 26А1 и !ЧЛ. В пой части работы автору принадлежит формулировка целей и задач научных проектов, отбор природных образцов для исследований, участие в измерениях и ведущая роль в интерпретации результатов.

Апробации работы. Основные положения представленной работы за последние 17 лет докладывались на Международных конференциях но измерению низких радиоактивностей (ЧССР 1980 и 1985 гг.), двух Международных (Москва 1987, Аделаида 1989) и пяти .национальных (Якутск 1984, Алма-А1а 1988, Дагомыс 1990, Москва 1994, 1996) конференциях по космическим лучам, двух Международных конференциях по космогениым радионуклидам (Дарем 1987, Тусон 1989), на Международной конференции по радиоуглероду (Тусон 1991), на ряде других международных и национальных совещаний, рабочих ¡руин и семинаров. Ь.сего было сделано более 20 докладов. Кроме того, автор регулярно представлял основные результаты диссертации на научных семинарах кафедры космических исследований СПбГТУ и лаборатории ядерной астрофизики ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН.

»

Публикации. Все основные выводы работы освещены в научной печати. По теме диссертации опубликовано более сорока работ в отечественных и зарубежных журналах, сборниках научных трудов и материалах конференций в период с 1974 по 1997 гг. Основные положения диссертации отражены в работах. (1-29], приведенных в заключении автореферата.

и

Объем и сгруюура диссертации. Диссертация состоит из введения, чешреч глав, заключения и библиографии. Она содержит 297 страниц текста, КО рисунков, 28 таблиц, список литературы включает 339 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введет»! рассмотрено историческое развитие метода космогеннмх ■ радионуклидов, сформулировано ядерно-физическое содержание проблемы, определены общая цель и конкретные чадачй работы, перечислены основные результата и положения диссертации, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

Длинные ряды концентрации долгоживущих космогенных радионуклидов, таких как шВе, г''А1, "'С1, содержат важную информацию о физических процессах, модулировавших их образование и перенос. Схема, демонстрирующая причинно-следственные связи, отраженные во временны* вариациях концентрации радионуклидов, измеряемых на Земле, приведена па Рис. 1. Существование нескольких нуклидов с близкими временами жизни, по отличием в ядерных каналах образования, а также характере распространения в окружающей среде, показало, что путем детального анализа можно разделить проиллюстрированные эффекты. Для этого необходимо было измерим, сверхнизкие концентрации нуклидов (не более 106 - 107 атомов в образце) в сотнях образцов, что является сложнейшей экспериментальной . ¡лдлчей. - Однако, не менее сложной задачей являлось количественное описание трансформации изотопного состава атмосферы иод действием ядерною каскада вторичных КЛ и пространственное распределение ею лолгоживупшх радиоактивных продуктов, необходимое для интерпретации экспериментальных ре?ульгак>в

В первой главе рассматриваются возможности измерения спорхни «ких удельных радиоактивностей, характерных для лолгоживупшх космоичтых

нуклидов в природных образцах, которые до недавнего времени ограничивались чувствительностью традиционных радиометрических и спектрометрических установок. Внедрение нового метода, получившего

Рис. 1 Схема взаимосвязей образования и переноса* космогенных радионуклидов с глобальными факторами.

название' ускорительной масс - спектроме1рии (УМС) и основанного на комбинации масс-спектрометра, электростатического или циклического ускорителя многозарядных ионов и времяиролетного детектора ядерных частиц, сделано доступным измерение "абсолютного содержания до 106 аюмов на пробу при изотопном отношении 10 й - 10 16 к основному изотопу. Метод УМС дал возможность измерять глубинные профили содержания космогенных нуклидов в стратифицируемых и датируемых природных

объектах с высоким (до одного года) временным разрешением. В главе содержится краткий обзор естественных удельных радиоактивное! ей долгоживущих космогенных нуклидов в типичных природных архивах, описаны рекордные спектрометрические установки и, в частности, разработанный автором оригинальный низкофоновый стштпилляционпый спектрометр совпадений для регистрации позитрон - активных радиоизотопов, и на их примере показаны ограничения на чувствительность нткофонопон техники. Рассмотрены экспериментальные обоснования УМС и приведены метрологические характеристики установок УМС на базе гандемных ускорителей Ван-де-Граафа в Институте физике средних энергий Цюрихской высшей технической школе (Швейцария) и Техническом университете Мюнхена (Германия).

1.1 Определено понятие природного архива, как элемента окружающей среды, допускающего временную стратификацию и датирование. Наибольшей

• информативностью для ,6С1; 26А1 и '"Не, подобно годичным кольцам деревьев для МС, обладают керны (колонки) древних полярных льдов из Гренландии и Антарктики с возрастом от современности до 250 тысяч лет и глубоководные океанические отложения с возрастом до 10 млн. лет. В диссертации обобщены сведения о типичных значениях концентраций и соответствующих удельных ралиоактивностей долгоживущих "'С!, !Г'Л1 и "'Вс в природных архивах

1.2 Рассмотрены радиометрические и спектрометрические установки, применявшиеся для регистрации скорости радиоактивного распада и измерения абсолютных концентраций сверхмалых радиоактивное к-н Припелсны метрологические характеристики спектрометр;)' совпадений, созданного автором для тмерения удельного содержания " А1 в глубоководных океанических осадках. Покатаны ограничения в использовании традиционной техники для долтоживуших нукдилов - большая относительная нотретнность, плохое проченное ратрешенш: Сформулировано понятие о предельной

чувствительности радиометрии, соответствующей для обсуждаемых нуклидов концентрации порядка 10lu - 10п атомов на образец. Описаны идейная основа и фишческие принципы метода УМС, кратко детализированы отдельные узлы и приведены их метрологические характеристики. Приводятся схемы двух различных реализаций УМС на тандемиых ускорителях Ван-де-Г'раафа, использованных автором для измерения концентрации "'О и "'Be в природных и искусеIвенных мишенях. Обоснована необходимость развития УМС', в которой заинтересован широкий круг физиков.

1.3 Кратко описаны методы радиохимической обработки образцов природных архивов, подготовки их к измерениям, а также физические методы их датирования,'включая ядерно-физические, спектроскопические и др. В данной, работе для датирования использовались разнообразные датирующие объекты, радиоактивные трассеры "7Cs и 3Н, образованные в ядерных испытаниях 50-х п начале 60-х годов; продукт атмосферных фотохимических реакций HjOj и стабильный нуклид lsO, содержание которых в приземном воздухе испытывает регулярные' сезонные . вариации; стратиграфия электропроводности и магнигосгратиграфия. Согласие результатов различных методов доказывает надежность определения возраста образцов

I 'I Даюк'я результаты выполненных автором измерений содержания iftAl и "'Be в глубоководных осадках возрастом 200 - 350 тысяч лет. 2<>А1 определялся но удельной радиоактивности, а "'Не - с помощью УМС Показана ограниченная применимость результатов спектрометрических измерений, имеющих большую статистическую погрешность, для решения поставленных 'задач Приводятся и анализируются результаты измерения '"Be в 203 образцах полярного льда со станции Dye 3 (Гренландия), охватывающих интервал с 1783

по 1985 it, выполненных автором. Этот ряд концентраций, обеспеченный *

тююдичным даптройанием и одновременными измерениями климатических параметров, является уникальным Измеренные концентрации составляют по

порядку величины К)"1 'атомов на г льда, а относительная noipeninocu. измерений лежит в интервале (4 - 12) %. Выполнено сравнение радионуклидиых данных с результатами прямых измерений нотка KJI и стратосфере н . на поверхности Земли, которое показывает значительные расхождения в их поведении. Анализируются полные ряды копцетрпини "lie и 1f'Cl колонке Dye 3, достигающие возраста 1423 г нашей эры.- Приведены результаты измерения содержания "'CI (26 •определений) и "'Не (7 определений) в коллекции атмосферных осадков, собранных в течении 1990 -1993 гг. в девятнадцати точках северного полушария для экспериментального установления среднего глобального потока нуклидов.

Во второй главе последовательно рассмотрена разработанная авюром ядерно-физическая модель распространения «уклонного каскада КЛ в атмосфере, ншротно-высотпой зависимости образования в ядерных реакциях космогенных радионуклидов и их переноса в окружающей среде В модель включены возможные источники нестационарности описываемых процессов, пп< называемых временных вариаций интенсивности КЛ, определяющиеся изменением во времени ,СА и магнитного момента липольною поля Земли, модулирующих поток первичных космических ядер на границе атмосферы Проведен 'всесторонний анализ модели, уточнены ядерно-физические величины, входящие в нее, выполнено сравнение предсказаний модели с известными экспериментальными результатами и сопоставимыми раечеьзмн других авторов.

2.1 Ядерные реакции, приводящие к образованию "'С1,2,'Л1 и "'Be в атмосфере, феноменологически относятся к реакциям скалывания Поставленная задача требует знания величины и энергетической зависимости сечений, однако экспериментальные данные скудны, а результаты полуэмпнрических и феноменологических расчетов могут, как будет показано ниже, давать большие ошибки.' Поскольку по образованию "'CI данные полностью отсута копали. мы

провели серию экспериментов но измерению сечения реакции 4иАг(р,5Х)36С1. Ее результаты в сравнении с расчетными предсказаниями приводятся на Рис. 2. Становится понятной необходимость экспериментальной проверки используемых в расчетах сечений, особенно для получения количественных результатов. Приводится сводка немногочисленных экспериментально измеренных сечении для реакций скалывания под действием протонов и нейтронов на азоте, кислороде и аргоне с выходом 26А1, шВе и 7Ве.

Сечение, мбарн

♦О 25

И

л.. I

'-'псрпш. м.>ц

Рис 2 Сечения реакции 4"Аг(р, Х)"'С1 по результатам автора показаны точками с экспериментальными погрешностями. Пунктирными линиями показаны тмуэмтшрические аппроксимации но Рудстаму (Rudstani and Hajjebo, 1981) -правая н Знльберберту-'! cao (Silbeibeig and Tsao, 1985) - центральная, а также расчет по феноменологической модели предравновесной ядерной реакции с фактором 0.25 • левая.

2.2 Описаны одномерная <прямо-вперел) и двухмерная (пшромю-пысошая) модели распространения нуклонною каскада в атмосфере До настоящею времени в литературе использовались три . метода решения тадачи о распространении ядерного каскада в "толст'он" мишени, а именно полу эмпирический, аппроксимирующий рс1ульт;иы прямых измерений, статистический, использующий метол розьпрыша ретулы.иоп элементарно!о , втаимолейстпия (метод Мои re Карло); и. наконец, аналитически-численный, предполагающий решение системы кинетических транспортных уравнении Автор стремился к реалтиации трстьсто подхода, причем ил основе вычислительной техники, доступной широкому крут у пользователей Подробно обсуждаются особенности нашей модели и ее отличия от литературных данных. Интенсивность i-oii компоненты (протоны ir нейтроны) ядерно - активного каскада, рожденной мершгтным протоном с тершей H на гл\бнне атмосферы х, па геомашцтной широте Сдается выражением

,V,(E,t,A) f m ,( \ . !■: .Г ( /•'.-. х .Л )JE « , (I )

где lili - дифференциальная множественность рождения частицы сорта i , с

энертией I-' частнпей copia К с энертией iv, 1 dNvúllí - дифференццатмиni'

энерюшческий спектр частиц copia к Важное шачепие в обалстн сре пш\

знергий (20 - 20000 МеВ) приобретает обоснованность ошн.шиз

множественности рождения вторичных частиц Обсуждамкя два приближения

прямо,- вперед, при котором нрснебрсгастся уытовым распределением вторичных

i

частиц, и двухмерное, испольнютпее двойное дифференциальное сечение образования вторичных 'н\ клонов. Для ра (решения системы инкчро-дифференциальиых уравнений типа Фридтольма. определяющих итмененич потоком компонент каскада mi ijiyñinie мишени, нами использовано приближение последовательных поколении с рлт,тельным транспортом вторичных протнов и нейтронов Влияние геомат ни пин о ноля на >nepi ci пческнй снеыр проникающих

Протоны, Ю"4 см"2 с'!"стер"' МэВ

Энергия, М эВ

Рисунок 3. Дифференциальный энергетический спектр протонов при жесткими обрезании 0.44 ГВ и глубине 100 г см"2: точки - эксперимент, штриховая линия -расчет, при жесткости 0.4 - 0.5 Г.В и остаточной атмосфере 108 г см'2(данные цо Г И. Васильеву), сплошная линия - наши расчеты.

I Е-02 I Е-03 i е -04 1 е -05 I Е-0<> 1 е -07

Нейтроны, см 2 с"1 МэВ"1

I.E-os

l.Etlll

1.h + ü2 ' i е + 0э i.e+ü4

Энергия, МэВ

1.е + 05

Рисунок 4 Поток атмосферных нейтронов на геомагнитной широте 42° N и глубине 200 г см2 : крупная штриховая линия - Хесс, 1959 , эксперимент; мелкая штриховая линия - Масарик, 1996, расчет, сплошная линия - наши расчет

II UU

к .0!

вмагнитосферу ядер учитывался в рамках классической теории Штермера. На Рис. 3 и 4 приводятся результаты расчетов: высотные зависимости дифференциальных по энергии потоков атмосферных протонов и нейтронов. Зависимость скорости образования () в точке атмосферы (X, х) от параметра СА А и величины магнитного момента Земли М дается выражением •

/-■мм "'-о

где, <р и у - зенитный и азимутальный утлы, М,(Х, ср, »)'. М) - функция магнитного обрезания, принимающая значения: 1

если частица ) с энергией 1 может прийти на широте X с направления ф, у и 0 - если не может, ЛЫрЛШ -первичный спектр протонов* КЛ, зависящий от параметра солнечной активности, Ео - энергия первичной частицы КЛ, 0',(х, По) - скорость образования (выход) нуклида на глубине х в толстой мшненн, первичной частицей ] с энергией Е«.

2.3 Полученные широтно-высотные зависимости дифференциальных интенсивностей нуклонов от модулирующих первичную интенсивность Ю1 внешних воздействий позволяют вычислить ■ дифференциальные и интегральные скорости образования продуктов ядерных реакций в атмосфере Проводится сопоставление средних глобальных скоростей образования долгоживуших космогенных нуклидов, рассчитанных по нашей модели (приводятся в Табл. 1) и результатов предыдущих оценок.

2.4 Проведены расчеты скорости образовании |0Ве и 1"С1 под действием солнечных КЛ. В качестве исходной выбрана серия из четырех вспышек, произошедших 19 - 30 октября 1989' г. и, по данным аппаратуры установленной на спутнике 001-15 и проводившей измерения пот окон протонов

Ф '

и а-часлщ, явившихся наиболее эффективными протонными событиями в

...... - .......""" "

Средняя скорость )бр.нования, а1. см с1 ;,Не шВе 2оА1 ,ЬС1

Стратосфера •1 1 10 ' 1 (>Ю"2 0 7 104 13 "ю1

'1 роносфера 2.2 103 15 102 ' 0 б 10 '

■ _ . Атмосфера ^ ? 10 2 ...... 3.4 Го2 12 10'' Г'/1 о'1

1аолити I Средние глобальные скорости образования космотенных нуклидов.

»оаасти низких и средних знершй последнего цикла С А С помощью модели юнмш мишени были вычислены следующие шнсфальшле за событие выходы ралион)ьлилон

"'Не. Ч'екл- I ^ Ю'аг. см2, '"С1. Фекл-7.8 Ю^аг-см2 После усреднения количеств нуклидоь, имнульсно образованных частицами СКЛ, но всей поьерлности земною шара и но характерному времени пребывания 11 атмосфере, средняя ишбалытая скороси. образования радионуклидов за счет мощных солнечных вспышек октября 198У 1 составила'

'■'Не (,10кл ОИЮ'ат см 2 сек 1 , "VI 0 21 10 ' ат .см"2 сек'1

Показано, что с учетом модели распространении кисмотенптлт долгожиьу.тций р.т,шок>¡ли// члор<1. может быть однношенным естссшсниыг, детектором Минин, 1\ солнечных нроюнныл вспышек в период до 1450-х, т е до инжекции дщронот енныл иттрянтстнш в окружающую сроду'

Н тркУ-ец ¡лаве делается важный переход от экспериментальных рядоь концентраций, подученных ь тлавс 1, ни основе разработанных в главе 2 ядертто-(¡,и шчеекнл модс-аеи ыбризоианим нуклидов к рядам их скоростей образования в атмосфе-ре. допускающим физическую ин1ерпрс1ацим Модели переноса опираются на выполненные измереттия потока радионуклидов на поверхность

Земли. Рассмотрено семепсто балансных динамических моделей распределения коемогешюй радиоактивной и в окружающей среде Задача о восстановлении скорости образования по концентрации рассмотрена, также, для радиоуглерода, модель переноса которого допускает формальное решение 3 1 Дается анализ результатов проведенных автором экспериментов по измерению удельною содержания "'Be и "'('I в зодичиьгх дождевых сборах северною полушария, по которым вычислены средние потоки нуклидов, приносимые на поверхность Земли Они составили Q("'Be) 180 ат m'j с ' и Q^'CI) - 350 ат м2 с ', соответственно, /(ля "'Не на величина, особенно учитывая, что период сбора проб совпал с максимумом СА, совпадает в пределах погрешностей с результатом расчета. Из анализа отдельных измерений делается вывод о пропорциональности концентрации нуклида, переносимою на аэрозолях, среднему количеству осадков, при этом линейные коэффициенты могут меняться при переходе к резко отличным климатическим условиям. В отличие от "'Be, измеренный в осадках ноюк '"С1 более чем в десять раз превышает модельно рассчитанную атмосферную скорость образования, и. требуется дополнительный источник нуклида, способный объяснить аномально высокое содержание в дождевой воде Детально оценинаюгея возможности антропогенною загрязнения нрипонерчносгиой атмосферы. Показано, что Чернобыльская катастрофа не могла создать глобального эффекта, и единственным реалистическим обьяснением остается циркуляции некоторой части *"С1 от испытаний ядерною оружия » системе почва - биосфера.

3.2 Рассматривается семейство балансных моделей, привлекаемых дня описания переноса нуклидов из атмосферы в природные арчивы и, таким образом, связывающих скорость образования нуклида с ею измеряемой концентрацией. В качестве исходной предложена локальная модель переноса

космогенного бериллия, проиллюстрированная на Рис. 4. Преимуществом бериЛлия при моделировании служит существование у данного химического

Верхняя

стратосфера

- 01 . N1

Осаждение

Нижняя

стратосфера

()2 - N2

. 1 1 Конвекция

. Верхняя

тропосфера

03 N3

у- - г Вымывание

Нижняя

тропосфера

/ N4'

..... i

Рис 4 Схема, иллюстрирующая балансную модель переноса космогенного Ве в атмосфере. '

л

элемента двух космогенных нуклидов, вторым из которых является 7Ве с периодом полураспада 53 дня. Соответствующая система дифференциальных уравнений приводится ниже:

—-- =0-Х'Ы\-К, ,'М

сИ

={02*к, кг,*ыг+к1

<М У 3

— 4 СМ Л*N4*К, , *ЛП -К,..* »N4 +0<т.

{к 14-

где А, - постоянная распада, с'1; N1 - концентрация в "Г'-том резервуаре в атомах на см2 столба воздуха; - соответствующая скорость образования в ат. см2 с' К,., - коэффициенты обмена между резервуарами "1" и ш с"1; VI - толща резервуара "¡"в г см"2 ; К^-^ь - коэффициент осаждения нуклида, сОег -возможный привнос образованного т-5Пи нуклида (это имеет смысл только для 10Ве, т.к. равновесная концентрация 7Ве в породах меньше на фактор равный Т7/Т10, " Ю"7) , ат./ см"2 с"1, I. - локальный коэффициент перераспределения выпадений, задающий часть стратосферного потока, достигающую тропосферы на данной широте. Температурная зависимость моделируется линейной связью „ между переносом из верхней тропосферы в нижнюю и приземной температурой " воздуха Г:

Км-Кии1м*(1+0.б*Т). где Т нормализовано в интервале {1..1}. Коэффициент вымывания пропорционален относительной интенсивности осадков 50:

где определяется характером физико-химических процессов,

приводящих к вымыванию аэрозоля на данной широте. Подбор параметров модели проводился методом оптимизации на массиве экспериментальных данных по ежемесячным сухому осаждению и вымыванию 7Ве и >0Ве в Швейцарии.

Следующим шагом сделан переход от локальной модели переноса к глобальной, устанавливающей связь между средней глобальной атмосферной скоростью образования нуклида и его локальным потоком на поверхности Земли в заданной географической точке. В качестве управляющих параметров модели применены мера приземной температуры, и среднегодовое количество осадков, независимо измеряемые для образцов полярного льда. ' 3,3 Восстановление скорости образования по известной с экспериментальной погрешностью концентрации, которое производится для радионуклидных

рядов, принадлежит к классу некорректных задач Формальное ее решение с контролируемой точностью приводится для "С в рамках пятирезервуарной модели переноса^ описываемой системой линейных неоднородных дифференциальных уравнений первою порядка Полученный алгоритм решения применен к 445-летнему ряду годичных концентраций "С (51шуст & Н|агшпаз 1993) с равновесными начальными условиями Полученная погодичная скорость образования затем была исиольювана в качестве входной функции для исходных уравнений. С01 ласке экспериментальною и рассчитанного рядов рассматривалось, как доказательство правильности предложенною метода восстановления скорости образования радиоутлерода.

Дается подробное описание того, как на основе балансных моделей осуществляется переход от экспериментальных рядов концентрации '"Пе и "'О в образцах полярного льда со станции Г)уе 3 к их атмосферным скоростям образования. При этом, модель переноса "'Не. огкалиброванная на интервале прямых щмсренни интенсивности ГКЛ и оптимизированная по двум коемотенным нуклидам, обеспечивает поюдичное восстановление глобальной скорости обраювання, в то время как данные по '"С1, имеющему более сложное и не до конца понятое поведение, мо|ут быть исполыонаны для вычисления средних по - 10 толам величин Н завершении тлавы приводятся трафики восстановленных скорое 1 ей обраювания от 1459 г. до 19X5 г . ^(етвертая ; тдава посвящена интерпретации физических факторов, ответственных за изменения восстановленной скорости обраюпапия 'КОСМОТСНИЫХ нукиндов в прошлом, , в пен обобщены рстулматы приложения ратрабсм ¡тиною автором мет од л к задачам астрофншки космических лучсГт, фишке (олнпи.и гсофишки. Проводится разделение 'проявляющихся в скоростях обрашнанич нуклидов вариаций по временным н амплитудным м,кнн,\ч,»м < |нос рассмотрение дну х и более временных рядов пошоляет

количественно . установигь характеристики . глобальных фактории, воздействовавших на образование радионуклидов.

4.1 Восстановленные в предыдущей главе временные ряды атмосферного образования нуклидов в ядерных взаимодействиях КЛ, теперь трансформируются в ряды интенсивности Г'КЛ. При этом предполагается, что источники вариации интенсивности КЛ - геомагнитная и солнечная модуляции - в силу несоизмеримости характерного для них масштаба времени, мо!ут рассматриваться независимо. На Рис 5. приводится вариация интенсивности КЛ за последние 527 лет, вычисленная по скорости образования "'Ве и '"СЛ.

4.2 Величина магнитного момента определяет степень • обрезания низкоэнергетической части спектра КЛ. Очевидно, что изменения величины момента будут приводить к вариациям как глобальной скорости образования

Г'КЛ, ем'2 с"1 стер'1 01

2000 1900 1S00 1700 ВЫЮ 1500 |«Х|

Годы

Рис. 5 Восстановленные по концентрации космогенных нуклидов в колонке полярного льда с Гренландской станции Dye 3 интенсивность ГКЛ в прошлом: по 10Ве на интервале 1985 - 1459 гг. - тонкая линия, по '"С1 - на интервале 1913 - 1628 гг. - жирная линия.

нуклида, так и его локальных потоков на Землю. Однако, величина, регистрируемого в данной точке поверхности поток зависит от особенностей переноса нуклида. Последним обстоятельством можно пренебречь, если характерные времена исследуемого процесса, а для изменений геомагнитною поля тго - тысячи лет, значительно превосходят время естественного усреднения метеорологических вариаций. Варьируя выражение для атмосферного переноса нуклида на аэрозоли F(X) для заданной широты X„ получим

8Р(Я) = Щ) 8Q 5Д) + ШХ) Q, „(к) + SQ „(1), ' ( 4 ).

где Q „(X) и Q „(А.) - стратосферная и тропосферная скорости образования нуклида Геомагнитное поле близко к дипольному, его вертикальная компонента очень резко спадает ,к полюсам. Вблизи магнитных полюсов существуют области с >_>?.,г„ для которых тропосферное образование не зависит от магнитного момента, т е: 6Q, t,(X>X.Kp) - 0. В предположении, что для некоторых приполярных районов не существует привноса стратосферной компоненты, концентрация нуклида в таком архиве свободной от геомагнитной вариации и может быть использована для выделения чистого геомагнитного временного сигнала по схеме

' F(M) - F(Xn) - F(X>X,P) ( 5 ).

Таким образом, предложен метод палеомагнитных исследований, основанный на особенностях образования и переноса космогснных нуклидов Его достоинством является то, что он дает среднюю глобальную величину магнитного момента, в отличие or традиционных архео- и палеомагнитных методов, результаты которых содержат значительные локальные составляющие.

Лчч проверки предложенного метода была восстановлена величина лишин.ного магнитного момента Земли но рядам содержания ИС в кольцах деревьев и сгалакшгах, и '''Be во льду с гренландских станций Dyc-3, Camp Century и антарктических станций Dome С и Восток Поюк "'Вс для последних

двух станций предположительно не зависит от величины геомагнитною поля. Результаты расчетов приведены на Рис. 6. Для сравнения там же покатан ход геомагнитного момента по обобщенным археомагнигным данным. Расхождения между кривыми не превосходят погрешности наших расчеши с учетом экспериментальных ошибок. Далее, по разработанной методике проводится восстановление геомагнитного поля в XIV - XVIII веках нашей эры и во время

Рисунок 6. Вариации величины диполыюю магнитною момента Земли за последние 30,000 лет. сплошная кривая - по рядам ИС в кольцах деревьев и к1Ве во льду (Camp Century); темные кружки - "'Be во льду (Кемп-Сенчури - Dye 3) и (Dye 3 - Dome С), соответственно; светлые кружки - ИС в сталактитах - '"Be в антарктическом льду (Восток); пунктир и треугольники - обобщенные археомагаитные данные. Погрешности показаны в 95 % доверительном интервале.

ближайшей по возрасту (примерно 700 тысяч лет назад) инверсии геомагнитного поля .' Становится понятным диапазон возможностей предложенного метода для палеомагнитной реконструкции.

4 .3 Количественная информация об истории СА содержится преимущественно в данных о числе солнечных пятен, так называемых числах Вольфа \У, наблюдавшихся со времени изобретения телескопа в начале 18-го века отрывочно, а после 1849 г. - регулярно. Додгоживущие космогенные нуклиды позволяю! расширить эту шкалу далеко в прошлое. В диссертации показано, как

Рисунок 7 Сравнение постановленной относительной интенсивности I КЛ (Сплошная линия) со среднсюловымн числами Вольфа (штриховая линия, шкала инверсная)

1чм ( 1лн< итсиная интенсивность I КЛ испытывает отрицательную корреляцию с ■ж- I пи Но:иф.| на сошиллмшем интервале времени и дополняет их. в шм'-рт1 I м' то I I Прннпннна.тмю иаднмм являли я вопрос о мечанитме

воздействия СА на содержание космогенных нуклидов в исследуемых образцах: через модуляцию интенсивности ядерных реакций в атмосфере или

4

эффективность распределения их продуктов в окружающей среде. В качестве доказательства доминирующей роли образования нуклидов проводится сравнение экспериментальных рядов относительной концентрации 14С и его модельных значений, вычисленных для интервала 1200 - 1800 гг. по концентрации шВе в образцах льда со станции МПсегП (Гренландия) - Рис. 8. На

ч

рисунке отчетливо видны периоды повышенной концентрации нуклида, соответствующие предполагаемым минимумам СА.

Долговременные вариаций чисел Вольфа проанализированы в диссертации, как хаотические колебания низкоразмерной нелинейной системы.

Рисунок 8. Сравнение экспериментальных данных 14С (Stuiver & Quay, 1980, штриховая линия) с расчетом по ящичной модели с концентрацией '"Be, измеренной во льду, в качестве радиоуглеродной скорости образования (сплошная линия).

На основе ■ этого предположения, восстановлена фазовая траектория СА в абстрактном пространстве состояний. Выбор модели переходного хаоса в СА обоснован анализом содержания ИС в датированных кольцах деревьев. Был проанализирован составной ряд измерений удельной радиоактивности в двадцатилетних блоках древесины, охватывающий период от 1900 года нашей эры до 8000, года до нашей эры (около 500^ определений). В этом ряду нами выделено 17 событий длительной пониженной концентрации, аналогичных Глобальным Минимумам нашего тысячелетия. Гистограмма распределения длин минимумов совпадает с теоретическим распределением для перемежаемости первого рода. Это экспериментальное свидетельство позволяет шгтерпретировать переходной хаос солнечного магнитного цикла, как временную перемежаемость первого рода, а глобальные минимумы отождествить с участками ламинарной эволюции.

Прогноз СА имеет большое практическое значение при планировании космических экспериментов, но, в отсутствии удовлетворительной теории солнечного цикла, все сводилось к поиску рекуррентных соотношений в рамках линейных аппроксимаций. Глобальная неустойчивость' полученной нами фазовой траектории СА" подтверждает принципиальную ограниченность времени обоснованного прогноза. Однако, в областях локальной сходимости траектории,4 такой как, например для последнего 22-го цикла, прогноз следующего максимума облегчен. Четыре года назад мы предсказали для максимума 23 цикла (1999 - 2000 гг.) W = 160 ± 15, и это значение остается наиболее вероятным.

4.4 Наряду с - генерацией п атмосфере, существует, еще один постоянно действующий источник космогенных нуклидов в окружающей среде, а именно: их I рзрнгацнонпый linear 1смней в составе межпланетного вещества Малые геля < онигчней Системы в 'ж.шээоие масс от микрш р.змм (межпланетная nbi'ibt по Ю1 тонн (кометы и кометппщобнме • оГч.окш) экспонируются в

потоках галактических и солнечных КЛ и накапливают продукты ядерных реакций. В диссертации проведено обобщение литературных данных и выполнены дополнительные расчеты интенсивности' образующих ядерных реакций и соответствующих равновесных концентраций долгоживуших космогенных нуклидов, генерируемых во внеземном веществе. Проведены оценки их образования и соответствующего содержания в более крупных телах Солнечной Системы: малых кометах и кометах. Проведенный эксперимент по измерению удельной радиоактивности 26А1- в глубоководных океанических осадках дает ее верхний предел, как 1.2 101 г с"1, для 200 - 350 тысяч лет в прошлое, что очень близко к результатам современных прямых измерений. ' 4.5 Влияние СА на концентрацию космогенных радионуклидов в природном архиве может происходить не только через модуляцию потока КЛ и, соответственно, скорости образования, но и через ее воздействие на процессы переноса радиоактивности в окружающей среде, т.е. черёз модуляцию климатом. Если это так, то история климатических процессов также может изучаться по радионуклидным рядам. Однако, разделение причин и механизмов воздействия может быть сложным и, вероятно, неоднозначным. Отмечаемое в диссертации согласие в ходе кривых концентрации 10Ве в г ренландском льду и средней поверхностной температуры Центральной Англии, с учетом, вовлеченных неопределенностей и упрощений, отражает существующую качественную связь. В то же время, следует признать, что, вопрос о конкретном физическом механизме воздействия малых от цикла к циклу изменений СА на климат и климата на фиксируемые во льду концентрации космогенных нуклидов остается Открытым для обсуждения.

В заключении, сформулируем основные результаты - и выводы диссертации.

\

1. Выполнены серийные измерения долгоживущих космогенных нуклидов в образцах известного возраста, составившие экспериментальную основу проведенных исследований, а именно:

- впервые получен погодичный ряд концентрации |0Ве в полярном льду за более чем 200 лет;

- получены широтные распределения годичных выпадений 10Ве и ,бС! в

v

северном полушарии;

- измерена удельная активность ,0Ве и :6А1 в глубоководных океанических осадках.

2. Измерена энергетическая зависимость. сечения реакции 40Аг(р, 5Х)16С1 в диапазоне энергий от 17 МэВ до'1 ГэВ. •

3. Разработана двухмерная модель образования и • переноса долгоживущих космогенных нуклидов в атмосфере Земли и на ее основе восстановлена их средняя глобальная скорость образования:

- погодично на интервале времени 1985 - 1459 гг. и с максимально достижимым разрешением на интервале времени 1459 - 1423 гг.;

- по десяткам, сотням и тысячам лет на временной шкале до 30 тыс. лет в прошлое.

4. Восстановлена величина глобального магнитного момента Земли до 30 тысяч лет в ' прошлое. . Показан колебательный характер изменений геомагнитного поля. Исследована временная структура периода инверсии поля на границе Брюнес-Матуяма.

5. Исследованы вариации СА: выделена вариация интенсивности КЛ, обусловленная циклическим изменением СА, совпадающая с изменением среднегодовых значений чисел Вольфа в период их прямых наблюдений и сохраняющаяся до него; исследованы отражение периодов пониженной активности (глобаиьные минимумы) в восстановленных рядах; сделан вывод о присутствии детерминированного хаоса в 11 -летнем квазицикле СА.

3j

6 ПрОдемоншрирована возможность образования измеримых количеств "'О отдельной солнечной вспышкой, чю позволяет изучать прошлое всньпиечной деятельности Солнца.

7. Выявлена качественная связь между концентрацией космогенного шВе и глобальной температурой.

8. Установлен предел на среднюю скорость захвата Землей межнланепюю вещества, составляющий 1.2 10' г с"1 (примерно 36 тысяч тонн в год) на временной шкале до 350,0 тыс. лет в прошлое.

Основные результаты представленной работы опубликованы в следующих научных статьях: '

1. Дергачев В.А., Никитин С.П., Блинов AB. Инверсии геомагнитною поля, вариации космических-лучей и радиоуглерод // В кн.. Груды V Всесоюзною совещания по проблеме "Астрофизические явления и радиоу! лерод", Изд Тбилисского университета, Тбилиси, 1974, с. 89-102.

2. Блинов А.б., Гордейчик НИ., Дергачев В.А, Кочаров Г'Е. Долгоживущие космогенные изотопы и интенсивность космических лучей в далеком прошлом. // Препринт ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1975, N 497, 23 с

3. Кочаров Г Е., Блинов A.B.,. Дергачев В А, Мальченко НИ. Солнечная активность в далеком прошлом. // В кн.: Космическое окружение и Земля, Киев: Наукова Думка, 1977, с. 52-57.

4. Блинов A.B., Константинов А.Н. Космогенный алюминий-2Ь и интенсивность космических-лучей в далеком прошлом. II Изв.. АН СССР, серия физическая, 1979, г. 41, с. 447-452.

5. Блинов A.B., Ковалев D.U., Константинов А Н , Терешьева 3 11. Космогенный алюминий-26 в земных образцах. //В кн.: Труды XI Ленинградскою семинара по космофизике, JI.: ЛИЯФ, 1979, с. 264-271.

6 Блинов А.В. Алюминий-26 и захват межпланетной пыли Землей. // В'кн.: Труды XIII Ленинградского семинара, по космофизике, Л : ЛИЯФ, 1983, с. 185195.

7. Блинов" А В., Константинов А Н., Млогж В.И Кпсмогенныс изотопы и скорость захвата Землей космической пыли. // В кн.. Космохимия и метеоритика, Киев: Наукова думка, 1984, с. 64-72

8. Блинов А.В., Константинов АН , Кочаров Г.Е., Левченко В.А. Временные вариации содержания Be-10 во льдах и солнечная активность. // Солнечные данные, 1984, N8, с. 90-94.

9. Блинов А.В., Левченко В.А. Расчет скорости образования радиоизотопов в атмосфере Земли. // В кн.: Распространенность изотопов в окружающей среде и астрофизические исследования, Л.:'ЛИЯФ, 1984, с. 61-74.

10. Blinov А.V., Konstantinov A.N., Kocharov G.H., Levclienko V.A. The cosmogenic chlorine-36 in the terrestrial objects. // Preprint N 994, Ioffe Phys. Tech. Institute, 1985, 14 p.

11. Kocharov G.E., Blinov A.V., Konstantinov A N., Levchenko V.A. Cosmogenic isotopes implication for the cosmic ray spectrum and geomagnetic dipole moment reconstruction. П Proceedings XX International Cosmic Ray Conference, Moscow, 1987, p. 311-314.

12. Beer J., Sigenthaler U., Blinov A. Temporal Be-10 variations in ice: information on solar activity and geomagnetic field // In. .Secular solar and geomagnetic variations in the last 10,000 years, D. Reidel Pub , New York-Berlin-London, 1988, p. 297-314.

13. Blinov A.V. The depcndencc of cosmogenic isotope production rate on solar activity and geomagnetic field variations. // In: Secular solar and geomagnetic variations in the last 10.00(1 years. D Reidel Pub, New york-Berlin-I.ondon, I988p ¡2" HO . , ' "

14 Клипов Л.В., Константинов АН, Комаров Г К , Левченко В А Космогенние изотопы - новый метол палеомагннгных исследований // Геомашешзм и аэрономия, 1688, N 5, с. 825-829

15. Блинов А.В , Кремлевский М И Концешрация Be-10 в iренландском льду и солнечно-земные связи // В кн.: Космические лучи и изоюпиая экология, Л.. ЛИЯФ, 1988, с. 65-76

16. Blinov А.V., Konslantinov A N., Kocharov (i li., l.evchenko V A. Temporal Be-10 and C-14 variations, a tool for paleomagiietic leseareh. // Radiocarbon, 1989, v 31,p. 163-168.

17. Blinov A.V., Konslantinov A.N, Kocharov Ci.H, l.evchenko V A. Cosmogeinc isotopes and geomagnetic field in the past // I'roc. XXI International Cosmic Kay Conference, Adelaida, 1989, v. 7, p. 116-119.

18. Блинов А В., Кремлевский M.H Фрактальный апракгор временных рядов радионуклидных данных. // В кн : Космическое излучение высокой энергий, JI ЛИЯФ,'(989, с. 6-28 . .

19 Веет J , Blinov A.V., Bonani (i et al Use of Bc-IO m polar ice to trace the 11-yearcycleof solar activity //Nature, 1990, v. 347, p. 164-166

20. Блинов А В , Кремлевский M 11. О физических механишах, вызывающих вариации образования CI-36 люд действием космических лучей в атмосфере Земли. // Изв АН СССР, сер. физ., 1991, т. 55, N 10, с 2066-2068.

21. Blinov А.V., Kremliovskij М N. On the presence of chaos in solar activity data //В кн.: Космические исследования, СПб.: ЛИЯФ, 1991, с 31-40.

22. Blinov А V., Kiemliovskij M.N. Reflection of solar activity dynamics ш radionuclide data. // Radiocarbon, 1992, v. 34, N 2, p. 207-212.

23. Кремлевский M.H., Блинов A.B., Червяков Т.Б Топология фазовой траектории солнечной активности, иоссшю&ленной по данным о числе солнечных пятен. // Письма в Астроном, журнал, 1992, т 18, с 1030-1037

24. Krcmliovsky M N., Blinov A.V. Solar magnetic cycle is driven by two instabilities //Buil. American Phys. Soc., 1993, v. 38, N 10, p. 2018

25. Кремлевский M.H., Блинов А.В. Рекуррентная модель динамики 11-летних циклов солнечной активности //Письма в Астроном, журнал, 1994, т. 20, с. 1-5.

26. Блинов А.В., Диденко Т.В. Образование 3'С I в атмосфере Земли под действием солнечных космических лучей. // Известия РАН, серия физическая, 1995, г. 59 ,N 4, с. 120-124

27. Haggle, D., Blinov, A., Stan-Sion, С., et. al. Production of cosmogenic ,6C1 on atmospheric argon. // Planetary Space Science, 1996, v. 44, N 2, p. 147-151.

28. Stan-Sion, C., Huggle, D., Nolte, (•',., Blinov, A., Dnmitnt, M , AMS measurements of the production cross sections of ,6CI with protons up to I GeV. // Nuclcar lnstr. Meth. in Phys Res., 1996, v. BS17, p. 26-30.

29. Блинов, А.В., Лазарев, В, H., Ограничения на точность восстановления вариаций космических дучей в прошлом по космотсмному радиоут лероду // Известия РАН, серия физическая, 1997, т. 61, № 6, сгр 1232-1237.