Экспериментальные исследования динамики энергичных частиц солнечного происхождения

Тимофеев, Владислав Егорович

Экспериментальные исследования динамики энергичных частиц солнечного происхождения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Тимофеев, Владислав Егорович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Якутск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.16 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Экспериментальные исследования динамики энергичных частиц солнечного происхождения»

Автореферат диссертации на тему "Экспериментальные исследования динамики энергичных частиц солнечного происхождения"

РГк од

2 4 т 2000

На правах рукописи

ТИМОФЕЕВ Владислав Егорович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ СОЛНЕЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

01.04.16 — Физика ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Якутск. 2000

На правах рукописи

ТИМОФЕЕВ Владислав Егорович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ СОЛНЕЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

01.04.16 - Физика ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Якутск. 200С

Работа выполнена в Институте космофизических исследований и аэрономии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИКФИА СО РАН)

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник Е.И. Морозова

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Г.А. Базилевская доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник И.Е. Слепцов

Ведущая организация - Институт прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова

Защита состоится « » 2000 г.

в /О часов на заседании Диссертационного совета К 200.40.01 в Институте космофизических исследований и аэрономии СО РАН по адресу: 677891, г. Якутск, пр. Ленина, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИКФИА СО РАН Автореферат разослан « 20 » 1АЮН& 2000 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

Л.П. Шадрина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На долю энергичных солнечных частиц в периоды вспышечной активности Солнца приходятся огромные энерговыделения, сопоставимые со всей энергией солнечного ветра и оказывающие спорадическое, но весьма заметное влияние на всю земную жизнь. Исследования этого влияния должны опираться на хорошо поставленную диагностику Солнца и знание физики солнечно-земных связей.

Потоки энергичных солнечных частиц могут существенно изменить условия радиосвязи на Земле, а также радиационную обстановку в околоземном космическом пространстве, представляя собой опасность как для систем навигации, телеметрии, научного оборудования, так и для экипажей космических кораблей и станций.

Исследование процессов взаимодействия энергичных солнечных частиц с межпланетными магнитными полями необходимо как для решения многих прикладных задач, так и для понимания фундаментальных свойств космической плазмы.

Вместе с тем известные программы изучения солнечно- земных связей пока не являются достаточно полными именно в корпускулярном аспекте. Систематические, одновременные наблюдения потоков энергичных частиц на различных космических аппаратах (КА) с применением разнообразных приборов всегда важны и дополняют друг друга, а отечественные исследования в этой области отстают от зарубежных и крайне эпизодичны. В этой ситуации любые практически проведенные исследования являются актуальными и значимыми для понимания природы данного явления.

Предметом настоящей работы является динамика энергичных солнечных частиц, регистрируемых в околоземном и межпланетном пространстве с помощью аппаратуры, установленной на КА.

Целью диссертационного исследования является изучение с помощью космической аппаратуры спектрально-временных изменений в околоземном и межпланетном пространстве потоков энергичных заряженных частиц, генерированных во время солнечных вспышек.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

-построение программы исследований и физического проекта эксперимента на высокоапогейных КА;

-разработка и изготовление научной аппаратуры (спектрометра протонов) для регистрации потоков энергичных заряженных частиц в интервале энергий от 7 до 300 МэВ;

-создание методики, на основе которой была проведена калибровка полетных приборов, спектрометров 10К-80 на пучке протонов, ускоряемых на 240-сантиметровом изохронном циклотроне;

-первичная обработка телеметрической информации и пространственно-временная привязка полученных данных;

-исследование на основе полученного экспериментального материала влияния крупномасштабных возмущений солнечного ветра на перенос энергичных заряженных частиц в межпланетной среде;

-изучение характерных особенностей динамики потоков энергичных заряженных частиц, связанных с выбросами корональной массы.

Научная новизна. Новизна работы состоит в разработке и изготовлении научной аппаратуры для регистрации потоков энергичных заряженных частиц в интервале энергий от 7 до 300 МэВ, а также в разработке методики и калибровке полетных приборов 10К-80 на пучке протонов, ускоряемых на 240-сантиметровом изохронном циклотроне, что, в конечном счете, позволило провести абсолютные измерения потоков частиц в натурном эксперименте. Согласно современным представлениям, события возрастания энергичных солнечных частиц подразделяются на дбэ класса, медленные и импульсные, имеющие различные механизмы генерации. Полученный новый экспериментальный материал позволил определить, к какому из классов отнести события, зарегистрированные на фазе роста 23-го цикла солнечной активности. Впервые на основе данных прямых наблюдений показано, что в присутствии бегущей межпланетной ударной волны первоначально очень жесткий энергетический спектр монотонно смягчается. Указанное явление хорошо согласуется с ранее сделанными в ИКФИА теоретическими предсказаниями. Впервые экспериментально установлено, что инвариантный спектр энергичных солнечных частиц в области магнитного облака наблюдается вплоть до 300 МэВ.

Научная и практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы при построении теоретических моделей распространения заряженных частиц в верхней короне Солнца и межпланетной среде. Они способствуют более глубокому пониманию некоторых фундаментальных проблем солнечно- земной физики, а также развитию более надежных методов диагностики и

прогнозирования параметров возрастания энергичных солнечных частиц. Отдельные технические решения созданного спектрометра протонов могут быть использованы при разработке новой аппаратуры для изучения радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве. Диссертация написана по результатам работ автора, выполненных в рамках научных тем отдела физики космической плазмы ИКФИА СО РАН. Работа выполнена по заданию и при финансовой поддержке Российского космического агентства и частично интеграционной программы СО РАН №33.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в составлении программы исследований, разработке аппаратуры, калибровках полетных приборов в Институте ядерных исследований Украины, их испытаниях в ИКФИА СО РАН и ИКИ РАН и предполетной подготовке эксперимента в НПО im. С.А. Лавочкина. Обработка и анализ экспериментального материала, полученного с КА Интербол-2, проводился самостоятельно, а с AMC Венера -13 и -14 — совместно с научным руководителем Е.И. Морозовой.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Разработка спектрометрического аппарата 10К-80 для изучения быстроизменяющихся потоков энергичных заряженных частиц на высокоапогейном КА Интербол-2.

2) Методика и результаты калибровки прибора 10К-80 на пучке протонов, ускоряемых на 240-сантиметровом изохронном циклотроне.

3) Результаты экспериментальных исследований динамики энергичных заряженных частиц, генерированных во время вспышек на Солнце на фазе роста 23-го цикла солнечной активности, по измерениям на КА Интербол-2:

- показано, что в области магнитного облака инвариантный спектр энергичных солнечных частиц простирается до энергий 300 МэВ.

4) На основе прямых наблюдений с AMC Венера-13 и -14 показано, что динамика интенсивности энергичных солнечных частиц, главным образом, определяется соотношением между коэффициентами диффузии в невозмущенной и возмущенной областях.

При этом быстрый спад интенсивности энергичных солнечных частиц в возмущенной области может быть обусловлен малой величиной радиального коэффициента диффузии за фронтом межпланетной ударной волны.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, докладывались на международных и отечественных конференциях, симпозиумах и семинарах:

Международный семинар "Космофюические аспекты исследования космических лучей" (Алма-Ата, 1980); Всесоюзные совещания секции СПС проблемного Совета Солнце-Земля (Апатиты, 1984), (Дубна, 1986), (Архыз, 1989), Международная конференция по космическим лучам: 19-я (Ла Джола, США, 1985), 20 -я (Москва, 1987), 22-я (Дублин, Ирландия, 1991), 26 1С11С (Солт Лэйк Сити, США, 1999), XI Европейский симпозиум по космическим лучам (Баллатон, Венгрия, 1988), Всесоюзная конференция по космическим лучам (Алма-Ата, 1988), Всесоюзная конференция "Состояния и перспективы разработки и применения сцинтилляционных детекторов" (Харьков, 1986), Международная конференция "Новый цикл активности Солнца" (Пулково, 1998),' Международная конференция "Крупномасштабная структура солнечной активности" (Пулково, 1999), Рабочее совещание "Космические лучи и Земля" (Берн, Швейцария, 1999), Коллоквиум 179 1Аи (Кодайканал, Индия, 1999), Международные симпозиумы по проекту "Интербол" (Звенигород, 1999), (Киев, 2000). VII симпозиум по солнечно-земной физике России и стран СНГ (Москва, 1998), научные семинары ИКФИА СО РАН, ИКИ РАН, ФИ РАН.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 16 работах и стали предметом одного изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы из 112 названий. Общий объем - 131 страница, включая 27 рисунков, 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность темы, определена цель настоящей работы - изучение с помощью космической аппаратуры динамики потоков энергичных заряженных частиц, генерированных во время солнечных вспышек. Раскрыты методы и определена последовательность решения задач для достижения поставленной цели, а

именно проведение натурного эксперимента на КА Интербол-2 и анализ наблюдений на AMC Венера-13 и -14. Приведены основные положения, которые выносятся автором на защиту, и указаны новые, полученные в процессе исследования результаты.

В первой главе изложены основные сведения о международном проекте "Интербол". Параметры орбиты и ориентация КА Интербол-2 приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные полетные характеристики КА Интербол-2

Высота перигея Высота апогея Наклонение к экватору Ориентация оси X (КА) на Солнце Угловая скорость закрутки

770 км 2000 км 62,8° -1°

3 град/с

Рис. 1. Общий вид спектрометра протонов 10К-80, установленного на КА Интербол-2.

Далее подробно описан спектрометр протонов 10К-80, установленный на борту КА Интербол-2. Датчиком прибора 10К-80 является комбинированный детектор, состоящий из сцинтилляционного детектора, который для увеличения геометрического фактора выполнен в виде шарового слоя, внутри которого помещен полупроводниковый детектор толщиной 100 мкм и площадью 1см2. Геометрический фактор телескопа равняется 4 см2-ср. Прибор регистрирует протоны в 5 дифференциальных каналах ( 27-41 МэВ, 41-58 МэВ, 58-88 МэВ, 88-180 МэВ, 180-300 МэВ) и в одном интегральном энергетическом канале (Ер>7 МэВ). Конструктивно прибор выполнен в виде отдельных блоков: блок детектирования -10К80БД и блок электроники - 10К80БЭ (рис.1). Показаны особенности светосбора сцинтил-ляционных детекторов полусферической формы. Прибор работает в

автоматическом режиме, получая бортовое питание - 27 В. Сбор, хранение и обработка информации ведется в блоке электроники и затем выдается на два аналоговых телеметрических канала с частотой опроса 1 Гц и 1/16 Гц (рис. 2.).

Аппаратура разрабатывалась в ИКФИА СО РАН. В этой же главе приведена методика обработки телеметрической информации.

БД 10К-80 БЭ lOK-SO

Рнс.2. Структурная схема спектрометра, протонов 10К-80. СТБС- стабилизатор бортсети; ПН- преобразователь напряжения; ПФ- плата фильтров; ПСТ- плата стабилизаторов питающих напряжений; АЦП-аналого-цифровой преобразователь; ПУ- плата управления; БДЦ- блок дифференциального счета; БДИ- блок интегрального счета; ПС- плата синхронизации; АТЛМ- блок цифро-аналоговых преобразователей; ПФЭУ- высоковольтный преобразователь; ДФЭУ- делитель напряжения высоковольтный; УФЭУ- узел усиления и нормализации; У1ШД- формирователь сигналов полупроводникового детектора.

Во второй главе подробно анализируются три метода калибровки спектрометра протонов на 240-сантиметровом изохронном циклотроне, где пучок заряженных частиц после ускорения заворачивается с помощью поворотных магнитов в экспериментальное помещение. После этого пучок фокусируется на мишени двумя квадрупольными магнитными линзами, которые позволяют получить пятно на мишени размером не более 3-4 мм. Сама мишень находится в камере рассеяния, где ,кроме мишенного устройства, находятся детекторы и монитор. Мишенное устройство предназначено для дистанционной смены мишеней во время эксперимента. Детекторы также можно дистанционно устанавливать в необходимое положение относительно направления пучка первичных заряженных частиц. Установка де-

текторов по углу производится с точностью 0,1°. Камера имеет не зависимую от циклотрона систему вакуумной откачки, позволяющую получить давление 10'5 мм рт.ст. Контроль за прохождением пучка в ионопроводе осуществляется с помощью люминесцентных экранов, дистанционно перемещающихся под пучок, и телевизионных установок. Мониторинг заряженных частиц осуществляется с помощью ДЕ-Е телескопа, состоящего из полупроводникового кремниевого детектора толщиной 500 мкм и сцинтилляционного детектора Nal (TI).

Величина заряда пучка, проходящего через мишень, определяется с помощью цилиндра Фарадея, который для уменьшения фона нейтронов и у-квангов, образующихся в цилиндре Фарадея, окружен массивной защитой из свинца и блоков полиэтилена. Точность измерения тока цилиндром Фарадея ~5 %. Для определения энергии ускоренных частиц добиваются такой ситуации, когда для каждой начальной энергии Е0 существует одно значение угла 90. Зная зависимость этой энергии рассеянных частиц от массы ядра и угла рассеяния и экспериментально определив величину 80, мы можем найти и

величину Е0.

Из трех способов калибровки прибора выбирается тот, в котором достаточно большое отношение эффект-фон, а также удобно производить смену сцинтиллято-ров и изменять геометрию эксперимента. Полученные результаты энергетической калибровки спектрометра 10К-80 представлены на рис.3.

В третьей главе приведены результаты исследования влияния крупномасштабных возмущений солнечного ветра на перенос заряженных частиц в межпланетной среде по данным измерений временных, пространственных и энергетических характеристик потоков

ивых.,В

16 18 20 22 24 гв 28 Е.Мзв

Рис.3. Зависимость величины сигнала от энергии протонов.

протонов от солнечных вспышек, зарегистрированных в 1982 и 1983 годах на AMC Венера-13 и -14.

Рассмотрен ряд теоретических работ, посвященный анализу распространения заряженных частиц в межпланетном магнитном поле, и указаны основные приближения, используемые при анализе общего кинетического уравнения для вывода уравнения движения частиц в межпланетной среде и, в частности, диффузионного уравнения. Кратко аннотированы экспериментальные результаты по исследованию возрастания потоков заряженных частиц от солнечных вспышек, полученные при использовании диффузионного приближения.

Для всех исследуемых в настоящей работе событий дается описание особенностей временных профилей возрастания потоков заряженных частиц. Каждое возрастание привязано к конкретной солнечной вспышке.

Для анализа характера распространения заряженных частиц в межпланетной среде используется решение диффузионного уравнения в предположении импульсной инжекции частиц и зависимости продольного коэффициента диффузии от расстояния как к>~к0тр, кх=0. Численные значения параметров распространения получены путем аппроксимации временных профилей на основе этого решения. Методика нахождения параметров распространения заключалась в определении момента инжекции частиц по моменту прихода первых частиц на AMC и в подборе такого значения параметра ß, при котором среднеквадратичное отклонение аппроксимирующей кривой от экспериментальных точек было наименьшим.

Были выявлены наиболее интересные особенности вспышечных событий, которые необходимо учитывать при анализе процесса распространения солнечных космических лучей:

для вспышки 7 декабря 1982 года показано, что резкая модуляция потока, спустя 26 часов после генерации частиц на Солнце, связана с прохождением межпланетной ударной волны;

для вспышки 6 января 1982 года найдено, что инжекция частиц происходит в квазиловушке, сформированной межпланетной ударной волной за пределами орбиты Земли.

Результатом исследования явилось получение численных величин длины свободных пробегов частиц X в невозмущенном солнечном ветре и за фронтом межпланетной ударной волны. Показано согласие оценок Яц и Л.± по данным флуктуации межпланетного магнитного поля и потоков энергичных солнечных частиц.

g. 10' о

.fi

t Х2Г2В I S14Wjî3

A ^

В ÎÇJÎ

Четвертая глава посвящена анализу экспериментального материала, полученного на КА Интербол-2. Для сравнения привлечены результаты экспериментов на других КА, таких как SOHO, Ulysses, Wind и АСЕ, и данные наземных обсерваторий практически по всему комплексу явлений, сопровождающих вспышку на Солнце. Так, например, данные по выбросам корональной массы получены коронографом LASCO, установленным на борту КА SOHO, а элементный состав энергичных заряженных частиц - с эксперимента SEPICA, выполненного на борту КА АСЕ.

Таким образом, были выявлены характерные особенности каждого события возрастания энергичных солнечных частиц.

Событие 4 ноября 1997 года. Показано, что оно сопровождается выбросом корональной массы и по всем сопутствующим явлениям можно с достаточной уверенностью отнести данное событие к классу постепенных (рис.4.).

Рис.4. Временные профили возрастаний СКЛ от солнечных вспышек 4 и б ноября 1997 г.

1-Ер>7 МэВ,

2-Ер=27-42 МэВ,

3-Ер=41-58 МэВ,

4-Ер=58-88 МэВ,

5-Ер=88-180 МэВ,

6-Ер=180-300 МэВ. Стрелки- начало вспышек на Солнце, сплошная верт. линия - ударная волна, пунктирные линии - границы магнитного об-

4 5 6 7 8 у 1о лака.

ноябрь, 1997

Событие 6 ноября 1997 года. Отмечено повышение интенсивности космических лучей на ряде наземных станций. Оно сопровождалось выбросом корональной массы; по данным регистрации энергичных солнечных частиц - это крупнейшее событие за 5 лет, наблюдавшееся в мягком рентгене, фаза спада более затянута по сравнению с предыдущим событием (рис.4.) и приходится на время прохождения магнитного облака через орбиту Земли.

'Л 4

: %

» % Чч з -% Ч %

X9Í2B I sieyv63

Событие 20 апреля 1998 года. Вспышка сопровождалась выбросом корональной массы со скоростью ~ 1600 км/с. Одной из отличительных особенностей этого события является то, что временные профили интенсивности энергичных заряженных частиц существенно модулированы, причем время и характер модуляции, по измерениям на КА Интербол-2, одинаковы для всех энергетических каналов. Прямые наблюдения на К А АСЕ ионного состава и другие сопутствующие явления указывают на то, что это постепенное событие. Показано, что очень жесткий в начале события дифференциальный энергетический степенной спектр с показателем у~1,5 монотонно смягчается до у~3,5 и затем практически остается постоянным на протяжении всего события.

Событие 2 мая 1998 года. Возрастание интенсивности характеризуется коротыш временем нарастания до максимума и медленным спадом. Отмечено, что темп понижения интенсивности для всех наблюдаемых энергичных частиц одинаков, что указывает на независимость коэффициента диффузии от энергии. Показатель дифференциального спектра в начале события - самый жесткий среди всех рассматриваемых событий и смягчается только до величины у~2, которая остается постоянной до прихода межпланетной ударной волны. Событие регистрировалось сетью станций нейтронных мониторов, которые показали двунаправленную анизотропию релятивистских протонов.

Событие 6 мая 1998 года. Отмечено, что рост интенсивности солнечных частиц достигает максимума за 1 час во всех энергетических каналах. Событие также наблюдалось сетью нейтронных мониторов. Детектор LASCO, установленный на KA SOHO, зарегистрировал инжекцию корональной массы в северной части западного лимба Солнца со скоростью 1053 км/с. Показатель дифференциального энергетического спектра у быстро повышается до ~2 и остается таким жестким в течение всего события. Указывается, что анализ всех явлений, сопутствующих вспышке на Солнце, дает основание отнести ее к классу смешанных, т.е. имеются признаки как импульсного, так и постепенного возрастания.

Событие 24 августа 1998 года. Несмотря на то, что КА Интербол-2 во время начала события находился в радиационных поясах Земли, отмечен резкий подъем интенсивности солнечных космических лучей. Характерной особенностью этого возрастания является то, что событие имеет два максимума, второй из которых связан с приходом

межпланетной ударной волны. Причем амплитуда второго максимума превышает амплитуду первого вплоть до интервала энергий 2741 МэВ.

В данной главе проводится сопоставление потоков заряженных частиц, измеренных на КА Интербол-2 в событии 6 мая, с модельными расчетами при условии, что инжекция заряженных частиц происходит на пяти радиусах Солнца. Сделан вывод, что независящий от энергии коэффициент диффузии равен 4-1021 см2/с и спектр инжектированных частиц имеет степенной вид, который характеризуется показателем q=3.

Сравнения натурного эксперимента с расчетами, сделанными по моделям Кримигиса-Крымского, показали хорошее согласие как по абсолютной величине потоков, так и по временному поведению.

Исходя га современного представления, что события возрастания энергичных солнечных частиц делятся на два класса событий -импульсных и постепенных, удалось определить тип, к которому принадлежит данное событие.

В заключении приводятся основные результаты диссертационной работы, состоящие в следующем:

1. Создан широкоугольный спектрометр протонов и с его помощью осуществлен эксперимент по исследованию динамики энергичных частиц солнечного происхождения на КА Интербол-2, который является составной частью международного проекта "Интербол", состоящего из четырех спутников Земли.

2. Разработана методика и выполнена калибровка спектрометра (по существу , отдельный ядерно-физический эксперимент) на пучке протонов, ускоряемых на 240-сантиметровом изохронном циклотроне, что впоследствии в натурном эксперименте позволило рассчитать абсолютные величины потоков солнечных энергичных частиц.

3. Получен новый экспериментальный материал по динамике энергичных заряженных частиц от солнечных вспышек на фазе роста 23-го цикла солнечной активности. При этом:

- впервые установлено, что в присутствии бегущей ударной волны, сформированной выбросом корональной массы, первоначально очень жесткий дифференциальный энергетический спектр вспышечных "убегающих" частиц монотонно смягчается;

- впервые показано, что в области магнитного облака, образованного выбросом корональной массы, инвариантный спектр энергичных заряженных частиц простирается до энергий 300 МэВ;

- сравнение экспериментального материала с расчетами, сделанными по моделям Кримигиса-Крымского, показало, что потоки энергичных солнечных частиц хорошо совпадают как по абсолютной величине, так и по временному поведению.

4. Проведено исследование распространения энергичных солнечных частиц в межпланетной среде с учетом влияния крупномасштабных магнитных неоднородностей в солнечной короне и межпланетном пространстве. При этом установлено, что динамика интенсивности энергичных заряженных частиц в присутствии межпланетной ударной волны определяется соотношением, главным образом, между коэффициентами диффузии в невозмущенной и возмущенной областях. Быстрый спад интенсивности энергичных заряженных частиц в возмущенной области может быть обусловлен малой величиной радиального коэффициента диффузии за фронтом межпланетной ударной волны.

5. По данным о возрастании потока солнечных частиц в событии 7 декабря 1982 г., получены численные оценки свободных пробегов в не возмущенном солнечном ветре и за фронтом межпланетной ударной волны. Найдено, что за фронтом межпланетной ударной волны ¡Ц более, чем на порядок, превосходит Х,ц в невозмущенном ММП, а также определено согласие оценок Хц и , по данным флуктуаций ММП и потоков энергичных солнечных частиц.

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Прокопьев С.И., Тимофеев В.Е., Шафер Ю.Г. Некоторые аспекты исследования дифференциального спектра космических лучей

малой энергии. //В кн.: Вариации космических лучей и солнечный ветер. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1980. С.82-85.

2. Авторское свидетельство №707368 (СССР) 1980. «Блок детектирования» Комаров В.Ю., Мигалкин В.В., Прокопьев С.И., Тимофеев В.Е., Шафер Ю.Г.

3. Померанцев В.В., Гагауз И.Б., Ген Н.С., Тимофеев В.Е. Особенности светосбора детектора сферической формы. //Бголл. НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии. 1984. С.27-29.

4. Померанцев В.В., Гагауз И.Б., Ген Н.С., Тимофеев В.Е. Сцин-тилляционный детектор полусферической формы.//В кн. "Бюллетень НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии".1984. С.30-33.

5. Morozova E.I., Pisarenko N.F., Mikryukova N.A., Klimenko V.V.,Timofeev V.E., Shafer Y.G. Peculiarities of Propagation of Charged Particles in Solar Corona. //Proc. 19-th ICRC. La Jolla, 1985, V.4. P.313-316.

6. Timofeev V.E., Bezrodnykh I.P., Klimenko V.V. et al. Transfer Coefficients of Solar Cosmic Rays in Quiet and Disturbed Solar Wind in the Event on December 7, 1982. // Proc. 20-th ICRC. Moscow, 1987, V.3. P. 159.

7. Тимофеев B.E., Морозова Е.И., Писаренко Н.Ф. Динамика потоков энергичных солнечных частиц в межпланетном пространстве в период декабрь 1982 г. - январь 1983 г. // Экспериментальные исследования околоземного космического пространства : Сб. науч. трудов. Якутск, Изд. ЯФ СО АН СССР, 1987. С.3-10.

8. Тимофеев В.Е., Клименко В.В., Безродных И.П., Морозова Е.И., Писаренко Н.Ф. Динамика потоков энергичных солнечных частиц вблизи крупномасштабных возмущений солнечного ветра. // Космические исследования, 1989, T.XXVII, №8. С.272-278.

9. Timofeev V.E., Morozova E.I., Pisarenko N.F., Shafer Y.G. Solar Activity and Propagation of the Solar Cosmic Ray in The Middle of 1982.// Proc. 22-th ICRC. Dublin, 1991, V.3. P. 163-167.

Ю.Григоров H.JT., Кузмин B.A., Комаров В.Ю., Лиходед А.Н., Мигалкин В.В., Прокопьев С.И., Розенталь С.Э., Семенов В.Т., Сен-тизов И.И., Тихонов И.Г., Трифонов Ю.М., Тимофеев В.Е., Шафер Ю.Г. Комплекс аппаратуры для исследования ядерного состава космических лучей и параметров надежности электрорадиоизделий на ИСЗ.//Известия АН СССР, сер. физ. 1991, Т.55. С.2021-2024.

11. Тимофеев В.Е., Сосин И.И., Григорьев В.Г., Стародубцев С.А. Возрастание СКЛ от вспышек на Солнце 4 и 6 ноября 1997 года по

измерениям на КА "Интербол-2" и наземным наблюдениям. //Тр. конф. "Новый цикл активности Солнца". Пулково, 24-29 июня 1998 г. С. 173-176.

12. Тимофеев В.Е., Стародубцев С.А. Особенности возрастания солнечных космических лучей на ветви роста 23 цикла активности Солнца. // Тр. конф. "Крупномасштабная структура солнечной активности". Пулково, 21-25 июня 1999г. С.285-290.

13. Timofeev V.E., Starodubtsev S.A. The Solar Flare on April 20, 1998 by Aboard "InterbalI-2" Measurements. //Proc. 26th ICRC. Salt Lake City, 1999, V.6. P. 196-199.

14. Timofeev V.E., Starodubtsev S.A. Peculiarities of the Solar Energetic Particle Increasing on the Rising Phase for the 23rd Solar Activity Cycle. //Proc. 26th ICRC. Salt Lake City, 1999, V.6. P.200-203.

15. Timofeev V.E., Starodubtsev S.A. Energetic Charged Particles of Solar Flares and the Coronal mass Ejections. //Proc. Inter. Symposium From solar corona through interplanetary space, into Earth's magnetosphere and ionosphere: Interball, ISTP satellites, and ground-based observations. Kyiv, 2000. P.349-352.

16. Timofeev V.E., Starodubtsev S.A. Solar Particle Events at the Rise Phase of the 23rd Solar Activity Cycle Registered Aboard the Spacecraft "Interball-2". // J.Astrophys.Astr., 2000 (в печати)

17. Timofeev V.E., Sosin I.I., Grigor'ev V.G., Starodubtsev S.A. Analysis of Interball 2 and ground-based measurements of the increase in SEP intensity during the solar flares on November 4 and 6, 1997. //Inter. J. Geomagnetism & Aeronomy, V.l, No.3, January 2000 (в печати).

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Тимофеев, Владислав Егорович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОЕКТ "ИНТЕРБОЛ" И ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИКИ ЭНЕРГИЧНЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ.

1.1. Особенности проекта "Интербол".

1.2. Краткие характеристики орбит КА Интербол-2 и ориентация спектрометра 10К-80.

1.3. Прибор для исследования спектральных характеристик потоков заряженных частиц.

1.3.1. Технические данные.

1.3.2. Состав прибора.

1.3.3. Устройство и работа прибора.*.

1.4. Особенности светосбора сцинтилляционных детекторов полусферической формы.

1.5. Методика расшифровки телеметрической информации.

1.5.1. Канал дифференциального счета интенсивности ТЛМ БДД.

1.5.2. Канал интегрального счета интенсивности ТЛМ БДИ.

2. МЕТОДИКА КАЛИБРОВКИ СПЕКТРОМЕТРА ПРОТОНОВ НА ИЗОХРОННОМ ЦИКЛОТРОНЕ У-240.

2.1. Циклотрон - источник заряженных частиц.

2.2. Экспериментальное определение типа и энергии ускоренных частиц.

2.3. Методика настройки и калибровки протонного спектрометра.

2.4. Программа настройки и энергетической калибровки прибора.

2.5. Результаты калибровки прибора 10К-80.

3. ВЛИЯНИЕ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА НА ПЕРЕНОС ЭНЕРГИЧНЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В МЕЖПЛАНЕТНОЙ СРЕДЕ.

3.1. Распространение энергичных солнечных частиц при наличии межпланетных ударных волн.

3.2. Особенности возрастания потока энергичных солнечных частиц.

3.3. Динамика потоков энергичных солнечных частиц вблизи крупномасштабных возмущений солнечного ветра.

3.4. Выводы.

4. ВЫБРОСЫ КОРОНАЛЬНОЙ МАССЫ И СПЕКТРАЛЬНО-ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОТОКОВ ЭНЕРГИЧНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСТИЦ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ НА ИНТЕРБОЛ-2.

4.1. Анализ экспериментального материала.

4.2. Динамика энергичных частиц солнечного происхождения.

Введение диссертация по физике, на тему "Экспериментальные исследования динамики энергичных частиц солнечного происхождения"

Предположение о существовании солнечного ветра было выдвинуто на основе теории Ю.Паркера о расширении горячей солнечной короны и анализа Л.Бирманом и Х.Альфеном явления изгибания хвостов комет. Затем солнечный ветер обнаружили с помощью первых советских лунных зондов Луна-1, -2 и -3 в 1959 году (эксперименты К.Грингауза) [1-3].

Многочисленные детальные исследования на космических аппаратах (КА), вылетающих за границу магнитосферы Земли, показали, что сверхзвуковой поток плазмы - солнечный ветер - существует всегда. Но его параметры меняются в широких пределах в зависимости от условий разгона и истекания плазмы в солнечной короне. В течение десятилетий в науке господствовало мнение, что солнечные вспышки - это основные источники геоэффективных возмущений солнечного ветра. Действительно, вспышки воздействуют на земные процессы, вызывая магнитные бури, интенсивные полярные сияния, нарушения радиосвязи. Однако, когда стали наблюдать корону постоянно с помощью внезатменного коронографа Бернара Лио (первые наблюдения в космосе были сделаны на американской космической обсерватории "Skylab"[4], а наиболее совершенные приборы установлены на аппарате SOHO), было обнаружено, что в короне время от времени происходят быстрые изменения, которые были названы транзиентами. Позднее стало ясно, что большая часть их связана с выбросами вещества из нижних слоев короны [5,6], для обозначения этого явления утвердился термин "корональные выбросы вещества" ("coronal mass ejections", СМЕ). Причем, согласно [7], 96 процентов СМЕ сопровождаются возрастаниями солнечных космических лучей, с другой стороны, все события возрастания солнечных космических лучей, наблюдаемые наземными станциями космических лучей, так называемые GLE (Ground Level Enhancement) обязательно сопровождаются выбросами СМЕ [8]. В результате этого в большинстве случаев образуется бегущая ударная волна, которая затем, распространяясь в межпланетной среде, зачастую пересекает орбиту Земли. При рождении СМЕ вблизи поверхности Солнца плазма оказывается заключенной внутри петлевой структуры скрученного солнечного магнитного поля. Затем петля вытягивается в межпланетное пространство, и, если условия способствуют сохранению упорядоченности, образуется жгут магнитных силовых линий, обвивающих сгусток плазмы - магнитное облако. Задолго до экспериментального наблюдения СМЕ динамику космических лучей в оболочках, расширяющихся от Солнца, описал Г.Ф. Крымский [9]. В работе Е.Г. Бережко, В.К. Елшина, Г.Ф. Крымского и С.И. Пету-хова [10] была развита теория процесса ускорения частиц космических лучей на фронте бегущей ударной волны. По измерениям на КА Интербол-2 экспериментально удалось обнаружить события возрастания солнечных космических лучей от вспышек, которые сопровождались выбросами СМЕ, при этом динамика энергетического спектра космических лучей дает указание на процесс ускорения заряженных частиц на фронте межпланетной ударной волны [11-14]. Измерения, охватывающие одновременно разные области космического пространства, дополняют друг друга. Но, как известно, у каждого проекта есть свои отличительные научные задачи, а на аппаратах имеются приборы с уникальными возможностями. Интербол, используя четыре спутника в космическом пространстве, ведет измерения в естественной плазменной лаборатории - магнитосфере и ионосфере Земли. Координированные измерения с другими космическими аппаратами и с наземными обсерваториями ведутся по согласованной программе.

Основными целями проекта "Интербол" являются исследование физических механизмов, ответственных за передачу энергии солнечного ветра в земную магнитосферу, накопления ее в магнитосфере и диссипации в авроральной зоне в форме электрических токов, а также изучение ускорения космической плазмы и энергичных заряженных частиц.

На долю энергичных солнечных частиц в периоды вспышеч-ной активности Солнца приходятся огромные энерговыделения, сопоставимые со всей энергией солнечного ветра и оказывающие спорадическое, но весьма заметное влияние на всю земную жизнь. Исследования этого влияния должны опираться на хорошо поставленную диагностику Солнца и знание физики солнечно-земных связей.

Исходя из вышеуказанного, исследование процессов взаимодействия энергичных солнечных частиц с межпланетными магнитными полями необходимо как для понимания фундаментальных свойств плазмы, так и для решения многих прикладных задач.

Вместе с тем известные программы изучения солнечно-земных связей пока не являются достаточно полными именно в корпускулярном аспекте. Одновременные наблюдения на различных космических аппаратах и разнообразной аппаратурой всегда важны и дополняют друг друга, а отечественные исследования в этой области отстают от зарубежных и крайне эпизодичны. В этой ситуации любые практически проведенные исследования являются актуальными и значимыми.

Таким образом, предметом исследования в данной работе являются спектрально-временные изменения интенсивности энергичных солнечных частиц, регистрируемые в околоземном и межпланетном пространстве с помощью аппаратуры, установленной на комических аппаратах.

Целью настоящего исследование является изучение с помощью космической аппаратуры спектрально-временных изменений в околоземном и межпланетном пространстве потоков энергичных заряженных частиц, генерированных во время солнечных вспышек.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

- построение программы исследований и физического проекта эксперимента на высокоапогейных космических аппаратах;

- разработка и изготовление научной аппаратуры для регистрации потоков энергичных заряженных частиц в интервале энергий от 7 до 300 МэВ;

- создание методики, на основе которой была проведена калибровка полетных приборов, спектрометров 10К-80 на пучке протонов, ускоряемых на 240-сантиметровом изохронном циклотроне;

- первичная обработка телеметрической информации и пространственно-временная привязка полученных данных;

- исследование на основе полученного экспериментального материала влияния крупномасштабных возмущений солнечного ветра на перенос энергичных заряженных частиц в межпланетной среде;

- определение характерных особенностей динамики потоков энергичных заряженных частиц во время выбросов корональной массы.

Основной экспериментальный материал, используемый в работе, получен по результатам измерений вспышечных потоков заряженных частиц на околоземном космическом аппарате Интербол-2 за период с 1997 по 1998 год включительно, который совпал с началом роста нового 23-го цикла солнечной активности. В работе также используются экспериментальные материалы автоматических межпланетных станций (AMC) Венера-13 и -14.

В составлении программы исследования, разработке аппаратуры и ее калибровках, испытаниях в ИКФИА СО РАН и ИКИ РАН и предполетной подготовке эксперимента в НПО им. С.А. Лавочкина автор принимал непосредственное участие. Обработка и анализ экспериментального материала, полученного с К А Интербол-2, проводился самостоятельно, а с AMC Венера-13 и -14 - совместно с научным руководителем Е.И. Морозовой.

Новизна работы состоит в разработке и изготовлении научной аппаратуры для регистрации потоков энергичных заряженных частиц в интервале энергий от 7 до 300 МэВ, а также в создании методики и калибровке полетных приборов 10К-80 на пучке протонов, ускоряемых на 240-сантиметровом изохронном циклотроне, что, в конечном счете, позволило провести абсолютные измерения в натурном эксперименте. Согласно современным представлениям, события возрастания энергичных солнечных частиц подразделяются на два класса, медленные и импульсные, имеющие различные механизмы генерации. Полученный новый экспериментальный материал позволил определить, к какому из классов отнести события, зарегистрированные на фазе роста 23-го цикла солнечной активности. о

Впервые на основе прямых наблюдений показано, что в присутствии "бегущей" межпланетной ударной волны первоначально очень жесткий энергетический спектр монотонно смягчается. Указанное явление хорошо согласуется с ранее сделанными в ИКФИА теоретическими предсказаниями. Экспериментально установлено, что инвариантный спектр энергичных солнечных частиц наблюдается вплоть до 300 МэВ.

Структура расположения материала следующая.

Во введении показана актуальность и цель настоящей работы -изучение с помощью космической аппаратуры спектрально-временных изменений в околоземном и межпланетном пространстве потоков энергичных заряженных частиц, генерированных во время солнечных вспышек. Раскрыты методы и последовательность решения задач для достижения поставленной цели, а именно проведение натурного эксперимента на КА Интербол-2 и анализ наблюдений на AMC Венера-13 и -14. Приведены основные положения, которые выносятся автором на защиту, и указаны новые, полученные в процессе исследования результаты.

В первой главе изложены основные сведения о международном проекте "Интербол", параметры орбиты и ориентация КА Интербол-2.

В этой главе рассмотрены принцип работы, конструктивные особенности, измерительные и эксплутационные параметры спектрометра протонов 10К-80, установленного на КА Интербол-2. Приведена методика обработки телеметрической информации. Аппаратура разрабатывалась в ИКФИА СО РАН.

Датчиком прибора 10К-80 является комбинированный детектор, состоящий из сцинтилляционного детектора, выполненного в виде шарового слоя, внутри которого помещен полупроводниковый детектор толщиной 100 мкм и площадью 1 см . Геометрический фактор телескопа - 4 см -ср. Прибор регистрирует протоны в пяти дифференциальных каналах в диапазоне энергий от 27 до 300 МэВ и одном интегральном энергетическом канале с Ер>7 МэВ.

Далее в главе 2 рассматривается методика калибровки спектрометра протонов на 240-сантиметровом изохронном циклотроне У-240. Показано, как экспериментально определяется энергия и тип ускоренных частиц. Дается описание программы настройки и энергетической калибровки прибора. В конце приводятся результаты калибровок полетного прибора 10К-80.

Глава 3 посвящена изучению влияния крупномасштабных возмущений солнечного ветра на перенос энергичных заряженных частиц в межпланетной среде. На основании проведенного анализа данных измерений на AMC Венера-13 и -14 делается заключение о том, что динамика интенсивности энергичных заряженных частиц в присутствии межпланетной ударной волны определяется, главным образом, соотношением между коэффициентом диффузии в невозмущенной и возмущенной областях. При этом быстрый спад интенсивности энергичных заряженных частиц в возмущенной области может быть обусловлен малой величиной радиального коэффициента диффузии за фронтом межпланетной ударной волны.

В главе 4 рассматриваются спектрально-временные изменения потоков энергичных солнечных частиц во время событий солнечных вспышек по измерениям на КА Интербол-2 на фазе роста 23-го цикла солнечной активности. Установлено, что во время выброса коро-нальной массы наблюдается очень жесткий дифференциальный энергетический спектр в начале события, который затем монотонно смягчается. Выявлено, что инвариантный спектр энергичных солнечных частиц, наблюдаемый в области магнитного облака, сфорю мированного выбросом корональной массы, простирается до 300 МэВ.

В заключении приводятся полученные в работе результаты, отмечается их научная и практическая значимость.

На защиту выносятся следующие результаты:

- экспериментально установлено, что в присутствии бегущей ударной волны, сформированной выбросом корональной массы, первоначально очень жесткий дифференциальный энергетический спектр вспышечных частиц монотонно смягчается; - показано, что в области магнитного облака инвариантный спектр энергичных солнечных частиц простирается до энергий 300 МэВ.

4) На основе прямых наблюдений с AMC Венера-13 и -14 показано, что динамика интенсивности. энергичных солнечных частиц, главным образом, определяется соотношением между коэффициентами диффузии в невозмущенной и возмущенной областях. При этом быстрый спад интенсивности энергичных солнечных частиц в возмущенной области может быть обусловлен малой величиной радиального коэффициента диффузии за фронтом межпланетной ударной волны.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертации, докладывались на международных и отечественных конференциях, симпозиумах и семинарах: и

Международный семинар "Космофизические аспекты исследования космических лучей". ( Алма-Ата 1980 г.), Всесоюзное совещание секции СПС проблемного Совете Солнце-Земля, (Апатиты 1984 г., Дубна 1986 г., Архыз 1989 г.), Международная конференция по космическим лучам (19 ICRC La Jolla (USA) 1985, 20 ICRC Moscow 1987, 22 ICRC Dublin 1991, 26 ICRC Salt Lake City (USA)), 11 Европейский симпозиум по космическим лучам (Баллатон, Венгрия 1988 г.), Всесоюзная конференция по космическим лучам (Алма-Ата 1988 г.), Всесоюзнаая конференция "Состояния и перспективы разработки и применения сцинтилляционных детекторов" (Харьков 1986 г.), Международная конференция "Новый цикл активности Солнца" (Пулково 1998г.), Международная конференция "Крупномасштабная структура солнечной активности" (Пулково 1999 г.), ISSI Workshop (Берн, Швейцария 1999 г.), Коллоквиум 179 IAU (Кодайканал, Индия 1999 г.), Международный симпозиум по проекту "Интербол" (Звенигород 1999 г., Киев 2000 г.), VII симпозиум по солнечно-земной физике России и стран СНГ (Москва 1998 г.), научные семинары ИКФИА СО РАН, ИКИ РАН, ФИ РАН.

Заключение диссертации по теме "Физика атомного ядра и элементарных частиц"

Основные результаты диссертационной работы, состоят в следующем:

3. Получен • новый экспериментальный материал по динамике энергичных заряженных частиц от солнечных вспышек на фазе роста 23-го цикла солнечной активности. При этом:

5. По данным о возрастании потока солнечных частиц в событии 7 декабря 1982 г., получены численные оценки свободных пробегов в не возмущенном солнечном ветре и за фронтом межпланетной ударной волны. Найдено, что за фронтом межпланетной ударной волны ^ более, чем на порядок, превосходит А,ц в невозмущенном ММП, а также определено согласие оценок Хц и Х±. , по данным флуктуаций ММП и потоков энергичных солнечных частиц.

6. Анализ динамики потоков солнечных частиц в событиях 5 и 6 января 1983 г. показал, что обнаружено наличие значительной отрицательной (70%) анизотропии на фазе нарастания потока солнечных частиц и это связано с инжекцией частиц в "квазиловушку", сформированную распространяющейся ударной волной. Проведены оценки свободных пробегов частиц на орбите Земли. Полученные результаты могут быть использованы при построении теоретических моделей распространения заряженных частиц в верхней короне Солнца и межпланетной среде. Они способствуют более глубокому пониманию некоторых фундаментальных проблем солнечно- земной физики, а также развитию более надежных методов диагностики и прогнозирования параметров возрастания энергичных солнечных частиц. Отдельные технические решения созданного спектрометра протонов могут быть использованы при разработке новой аппаратуры для изучения радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве. Диссертация написана по результатам работ автора, выполненных в рамках научных тем отдела физики космической плазмы ИКФИА СО РАН. Работа выполнена по заданию и при финансовой поддержке Российского космического агентства и частично интеграционной программы СО РАН №33.

В заключении автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю к. ф. - м. н. Морозовой Е. И. за ее постоянное внимание, поддержку и неоценимую помощь в работе. Чрезвычайную признательность академику РАН Г. Ф. Крымскому за проявленный интерес и многократное обсуждение, к. ф. - м. н.

Петухову С. И. и к. ф. - м. н. Стародубцеву С. А. за их участие в совместных исследованиях по данной тематике. Автор считает необходимым отметить большой вклад сотрудников лаборатории космических исследований Мигалкина В.В., Лиходеда А.Н., Комарова В.Ю., Тихонова И.Г. а также сотрудников КБ и экспериментальных мастерских ИКФИА СО РАН за создание и изготовление полетных приборов 10К-80, что способствовало получению новых научных результатов и выражает им искрению признательность, благодарит Живаеву И. и Герасимову С. За помощь в оформлении работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Тимофеев, Владислав Егорович, Якутск

1. Паркер Е.Н. Динамические процессы в межпланетной среде. -М.: Мир, 1965. 362с.

2. Грингауз К. И.,// Some results of experiments in interplanetary space by means of charges traps on Soviet space probes, Space Res., V2P. 539- 553.

3. Гибсон Э., Спокойное Солнце -M. Мир, 1977.408с.

4. Kahler, S. W., N. R. Sheeley, Jr., R. A. Howard, M. J., et.al., Associa tions between coronal mass ejections and solar energetic proton events, IIJ. Geophys. Res. 1984. V. 89, P. 9683-9695.

5. Coosling А. Т., Hildner E., Mac Queen R. M., Munro R. H., Poland A. I. and Ross C. L. The speed of coronal mass ejection events. //Sol. Phys. 1976.V. 48.P. 389-397.

6. Reames D.V.,Coronal abundances determined from energetic particles, Adv. Space Res., 1995,V.15,P. 741 745,.

7. Reames D. V.Solar energetic particles:A paradiigm shift //Revs.Geophys. 1995,V 33,Supll.,P.585-593.

8. Крымский Г.Ф. Модуляция космических лучей в межпланетномпространстве.- М.: Наука, 1969. 153с.

9. Бережко Е.Г., Елшин В.К., Крымский Г.Ф., Петухов С.И. Генерация космических лучей ударными волнами.- Новосибирск: Наука, 1988. 182с.

10. Тимофеев В.Е., Стародубцев С.А. Особенности возрастания солнечных космических лучей на ветви роста 23 цикла активности Солнца. // Тр. конф. "Крупномасштабная структура солнечной активности". Пулково, 21-25 июня 1999г. С.285-290.

11. Timofeev V.E., Starodubtsev S.A. Solar Particle Events at the Rise Phase of the 23rd Solar Activity Cycle Registered Aboard the Spacecraft "Interball-2". // J.Astrophys.Astr., 2000 (в печати)

12. Мирошниченко JI. И.,Петров В.М. Динамика радиационных условий в космосе.-М.:Энергоатомиздат, 1985. 148с.

13. Н. К. Переяслова, М. Н. Назарова, И. Е. Петренко.

14. Особенности радиационных характеристик солнечных протонныхсобытий на фазе спада 21 го и фазе роста 22 - го циклов солнечной активности .// Геомагнетизм и аерономия 1990, Т.30,С.566-570.

15. Галеев А.А. ,Гальперин Ю.И., Зеленый JI.M. Проект "Интербол" по исследованию в области солнечно- земной физики. //Космические исследования. 1994.Т39, №4.С339-345

16. Суханов, Карачевский В. Н., Церенин И. Д., и др.,// Космические исследования. 1998. Т.36, N 6 С. 660 666.

17. Авторское свидетельство №707368 (СССР) 1980. «Блок детектирования» Комаров В.Ю., Мигалкин В.В., Прокопьев С.И., Тимофеев В.Е., Шафер Ю.Г.

18. Гальперин Ю.И., Горн JI.C., Хазанов Б.И. Измерение радиации в космосе. М., Атомиздат, 1972.343с.

19. Горн Л.С., Хазанов Б.И . Спектрометрия ионизирующих излучений на космических аппаратах.-М.:Атомиздат,1979. 248с.

20. Прокопьев С.И., Тимофеев В.Е., Шафер Ю.Г. Некоторые аспекты исследования дифференциального спектра космических лучей малой энергии. В кн.: Вариации космических лучей и солнечный ветер. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1980.С.82-85.

21. Кулаков В.М., Ладыгин Е.А., Маховцев В.И. и др. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники. М., Сов.радио, 1980.

22. Дорман Л.И. Космические лучи солнечного происхождения. ("Исследования космического пространства", Итоги науки и техники, т. 12, 1978).

23. Strauch К. The Crystall Ball Detector. // В кн.: Проблемы физики высоких энергий и управления термоядерным синтезом. М.: Атомиздат, 1981. С.88-99.

24. Kettering G. Measurement of the Reflectivitions and Absorption Lengths at Different Wavelengths of Plastic Scintillator and Acry-glass. //Nucl.Instr.and Math., 1975, V1.131, № 3, p.451-456.

25. Кучикян Л.М. Световоды.- M.: Энергия, 1973. 176 с.

26. Browell G.L. et al. Large Plastic Scintillators for Radioactivity Measurement. Health Phys., 1961, V.5, P.27-36.31. ГОСТ 17038.2-79.

27. Берловский А.Н. и др. Метод промышленного контроля качества сцинтиляционных детекторов по собственному энергетическому разрешению.// Монокристаллы и техника, вып.2, Харьков: ВНИИ Монокристалл, 1978, с.206-207.

28. Цирлин Ю.А. и др. О форме комптоновских спектров органических сцинтилляторов. ПТЭ, 1962, № 3, с.59-61.

29. Матвеев В.В., Соколов А.Д. Фотоумножители в сцинтиляционных счетчиках. М.: Атомиздат, 1962, 156 с.

30. Горн JI.C., Хазанов Б.И .Современные приборы для измерения ионизирующих излучений. -М .:Энергоатомиздат, 1989.232с.

31. Чеснокова Т.Д., Пучеров H.H., Борзаковский А.Е. Удельные ионизационные потери и пробеги заряженных частиц./Шрепринт КИЯИ-81-13, Киев, 1981.

32. Сэгре Э. Экспериментальная ядерная физика, т.1, М., ИЛ, 1965.547с.

33. Дорман Л.И., Мирошниченко Л.И. Солнечные космические лучи. -М.: Наука. 1968.-468с.

34. Топтыгин И.Н. Космические лучи в межпланетных магнитных полях. М.: Наука. 1983.-302с.

35. Duggal S.P. Relativistic Solar Cosmic Rays // Rev. Geopys and Space Phys. 1979. V.17, No.5, P.1021-1058.

36. Earl J.A. Nondiffusive Propagation of Cosmic Rays in the Solar System and Extragalactic // Astrophys.J., 1976.V/206, No.l, P.301-311.

37. Логачев Ю.И. Изучение солнечных космических лучей на станциях серии "Прогноз"// Исследование солнечной активности и космическая система "Прогноз".- М.: Наука, 1984, с.97-118.

38. Earl J.A. The Effect of Adiabatic Focusing upon Chaged Particle Propagation in Condom Magnetic Fields // Astrophys.J., 1976.V.205, No.3, P.900-907.

39. Kurt V.G., Logachev Yu.I., Stolpovsky V.G. et al. Long Lasting Energetic Particle Injection from a Week Flare // Adv.-Space Res., 1981,V.l, P.69-72.

40. Колесов Г.Я., Подоральский A.H., Савенко И.А. Коллимирован-ное распространение протонов низких энергий от малых солнечных вспышек//. Тр. 9-го Ленинградского семинара по космофи-зике, Л., 1978, с.324-329.

41. Barouch Е., Engelmann J., Gros М., Masse P. Westlimb Proton Flares a Tool for Clarifying the Propagation Process // 13-th Int.Cosmic Ray Conf., Denver, Colo. 1973.V.2, P.1426-1431.

42. Vernov S.N., Lyubimov G.P. Low-energy Cosmic Rays in Interplanetary Space // Solar-Terrestr.Phys., 1970. Proc. Int. Symp. Leningrad, 1970, Dordrect, 1972, Part 2, P.92-109.

43. Любимов Г.П., Контор H.H., Переслегина H.B. О распространении "локализованных" солнечных космических лучей.// "Изв. АН СССР, сер.физ.", 1971,Т. 35, N 12, С.2428-2433.

44. Petychov S. I., Timofeev V. Е. Propogation of Solar Cosmic Rays in the Presence of Interplanetary Shock Wave.//Proc. 11 th European Cosmic Ray Symposium 1988 Hungary Abstract SH - 28.

45. Duggal S.P., Pomeranz M.A. Anisotropies in Relativistic Cosmic Rays from the Inviside Disc of the Sun // J.Geophys.Res., 1973,V.78, No.31, P.7205-7220.

46. Lee M.A., Ryan J.M. Time-Dependent Coronal Shock Acceleration of Energetic Solar Particles // Astrophys .J., 1986,V.303, P.826-842.

47. Космические данные. N 12, 1982. N 1, 1983. M.: Наука.

48. Morozova E.I., Pisarenko N.F., Mikryukova N.A. et al. Peculiarities of Propagation of Charged Particles in Solar Corona // Proc. 19-th ICRC La Jolla, 1985, vol.4, P.313-316.

49. Krimigis S.M. Interplanetary Diffusion Model for the Time Behavior of Intensity in Solar Cosmic Ray Event // J.Geophys. Res., 1965,V.70, No.13, P.2943-2960,

50. Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Кузьмин А.И. и др. Космические лучи и солнечный ветер. Новосибирск.: Наука, 1981, с.224.

51. Lazarys A.// Intern. Workshop on Solar Wind Studies by Geophysical, Radioastronomical and Direct Methods, Moscow, April 19-20, 1980.

52. Timofeev V.E., Bezrodnykh I.P., Klimenko V.V. et al. Transfer Coefficients of Solar Cosmic Rays in Quiet and Disturbed Solar Wind in the Event on December 7, 1982 // Proc. 20-th ICRC Moscow, 1987,V.3, P.159-162.

53. Белов A.B., Бенькова Н.П., Ишков B.H. и др. Особенности гелиогеофизической активности ноябрь-декабрь 1982 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1986.Т .26, С. 18-25.

54. Soiar Geophys.Data. 1978, N 412, P. 1; 1979, N 417, P.ll; N 418, P.1983; N461, P.l; N 462, P.l; N 463, P.l.

55. Тимофеев B.E., Морозова Е.И., Писаренко Н.Ф. Динамика потоков энергичных солнечных частиц в межпланетном пространстве в период декабрь 1982г. -январь 1983 г.// Экспериментальные ис

56. Lee M.A., Ryan J.M. Time-Dependent Coronal Shock Acceleration of Energetic Solar Particles // Astrophys J., 1986,V.303, P.826-842.

57. Космические данные. N 12, 1982. N 1, 1983. M.: Наука.

58. Morozova E.I., Pisarenko N.F., Mikryukova N.A. et al. Peculiarities of Propagation of Charged Particles in Solar Corona // Proc. 19-th ICRC La Jolla, 1985, vol.4, P.313-316.

59. Krimigis S.M. Interplanetary Diffusion Model for the Time Behavior of Intensity in Solar Cosmic Ray Event // J.Geophys. Res., 1965,Y.70, No.13, P.2943-2960.

60. Крымский Г.Ф., Кривошапкин.П.А., Кузьмин А.И. и др. Космические лучи и солнечный ветер. Новосибирск.: Наука, 1981, с.224.

61. Lazarys A.// Intern. Workshop on Solar Wind Studies by Geophysical, Radioastronomical and Direct Methods, Moscow, April 19-20, 1980.

62. Timofeev V.E., Bezrodnykh I.P., Klimenko V.V. et al. Transfer Coefficients of Solar Cosmic Rays in Quiet and Disturbed Solar Wind in the Event on December 7, 1982 // Proc. 20-th ICRC Moscow, 1987,V.3, P.159-162.

63. Белов A.B., Бенькова Н.П., Ишков B.H. и др. Особенности гелиогеофизической активности ноябрь-декабрь 1982 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1986.Т .26, С. 18-25.

64. Solar Geophys.Data. 1978, N 412, P.l; 1979, N 417, P.ll; N 418, P.1983; N461, P.l; N 462, P.l; N 463, P.l.

65. Базилевская Г. А., Сладкова А. И. Поведение 27 дневной вариации космических лучей в четырех последних циклах солнечной активности.//Геомагнетизм и аэрономия. 1996.Т.36, С.25-30.

66. Ma Sung L.S., Van Hollebeke М.А., McDonald E.B. Propagation Characteristics of Solar Flare Particles // Proc. 14-th ICRC, Munchen, 1975, vol.5, P.1767-1772.

67. Клименко B.B., Морозова, Микрюкова H.A. и др. Особенности распространения заряженных частиц в солнечной короне. // Изв. АН СССР, сер.физ., 1982, т.46, N 9, С. 1702-1704.

68. Морозова Е.И., Писаренко Н.Ф., Ликин О.Б. Распространение заряженных частиц в солнечной короне и межпланетной среде. // Сб. Космические лучи, М.: Наука, 1980, с.30-56.

69. Тимофеев В.Е., Клименко В.В., Безродных И.П., Морозова Е.И., Писаренко Н.Ф. Динамика потоков энергичных солнечных частиц вблизи крупномасштабных возмущений солнечного ветра. // Космические исследования, 1989, T.XXVII, №8. С.272-278.

70. Timofeev V.E., Morozova E.I., Pisarenko N.F., Shafer Y.G. Solar Activity and Propagation of the Solar Cosmic Ray in The Middle of 1982.// Proc. 22-th ICRC. Dublin, 1991, V.3. P.163-167.

71. Canv Н. V., Richavdson I. G., and Суг О. С. St.

72. The interplanetary events of Januare -May, 1997 as inferred from energetic particle data, and their relationship with solar events .//Geophys. Res. Lett. 1998 V.25.P. 2517 2520.

73. Tsurutani B. T., Golstein B. E., Smith E. J., Gonzales W. D., Tang F., Akasofu S. I., and Anderson, R. R., The interplanetary and solar causes of geomagnetic acfivity, //Planet. Space Sci. 1990,V. 38.P. 109 126.

74. Gosling, J. T., The solar flare myth, // J. Geophys. Res. 1998, V. 98, 18937-18949.

75. Kahler, S. W., Injection profiles for solar energetic particles as functions of coronal mass ejection heights, // Astrophys. J. 1994.V 428, 837-845.

76. Kahler, S. W., Solar flares and coronal mass ejections,// Ann. Rev. Astr.Ap. 1992. V. 30, P. 113-118.

77. Kahler, S. W., E. W. Cliver, H. V. Cane, R. E. McGuire, R. G. Stone and N. R. Sheeley, Solar filament eruptions and energetic particle events, Astrophys. J. 1986. V. 302 P. 504-512.

78. Mason, G, M., D. V. Reames, B. Klecker, D. Hovestadt, and T. T. von Rosenvinge, The heavy ion compositional signature in "He rich solar particle events "Astrophys. J. 1986.V 303, P. 849-861.

79. Reames, D. V., Energetic particles from impulsive solar flares,// Astrophys. J. Suppl. 1990a, V 73,P. 235-240.

80. Reames, D. V., Acceleration of energetic particles by shock waves from large solar flares.// Astrophys. J. (Letters), 1990b.358. L63,

81. Reames, D. V., Acceleration of energetic particles which accompany coronal mas ejections, Third SOHO Workshop: Solar Dynamic Phenomena and Solar Wind Consequences, Ed. A. Poland. Estes Park, , 1994.CO, ESA.

82. SO.Reames, D. V., J. P. Meyer, and T. T. von Rosenvinge, Energetic -particle abundances in impulsive solar flare events,// Astrophys. J. Suppl. 1993,V. 85,P. 411-417

83. Cane H.V., Reames, D. V., and von Rosenvinge T. T. Solar particle abundance's at energies of greater than 1 MeV per nucleon and the role of interplanetary shocks //Astrphys. J. 1991. V. 373, P.6775-682.

84. Mobius E., Popeski M., Klecker B., et. al., Energy dependence of the ionic charge state distribution during the November 1997 solar energetic particle event //Geophys. Res. Lett., 1999,V.26, P.145=148.

85. T. R. McKenna- Lowlor S. M. P., Kesskemety K., Bother V., et. al., Solar energetic particle events recorded aboard SOHO on December 24, 1997 and on May 6, 1998, Proc.26 th ICRC. , 1999, Salt Lake City, Utah,V. 6,P. 423 - 426.

86. Lario D., Marsden R. G., Sanderson T. R., et. al., Ulysses and Wind particle observations of the November 1997 solar events, Geophys. Res. Lett., , 1999, V.25,P. 3469 3472, 1998.

87. Tylka A.J., Reames D.V. and Ng C. K., Observations of systematic temporal evolution in elemental composition during gradual solar energetic particle events, Geophys. Res. Lett. , 1999,V. 26,P. 2141 -2144. ^

88. Tylka A.J., Reames D. V., and Ng C. K., Wind/EPACT observations of temporal evolution in elemental composition during large solar energetic particle events, Proc. 26. th ICRC., Salt Lake City, Utah, 1999,V, 6,P, 135 - 138.

89. Timofeev V. E., Starodubtsev S. A. Solar energetic particle events at the rise phase of the 23 rd solar activity cycle registered aboard the spacecraft "Interball -2", Proc. 26 - th ICRC., Salt Lake City, Utah, 1999.V6, P.200 -203.

90. Cummings A. C., et. al., Particle acceleration and sources in the November 1997 solar energetic particle events, Geophys. Res.Lett. , 1999 ,V.26, P.141 144.

91. Ryan J. M for Milagro collaboration.

92. Detection of November 1997 Ground Level Event by Milagrito. //Pros 26 -th ICRC., Salt Lake City, Utah, 1999,V6.P.378-381.

93. Tylka A. J. , Reames D. V., and Ng C. K. . Observations of systematic temporal evolution in elemental composition during gradual solar energetic particle events.// GRL.1999, V. 26 N14. P. 2141 2144.

94. Tylka A. J. , Reames D. V. , and Ng C. K. .Wind/EPACT Observations of Temporal in Elemental Composition during Large Solar Energetic Particle Events. //Proc. 26 ICRC. 1999,V.6, P. 135 138.

95. Decker R. B., Roelof E. C., and Krimigis S. M.Solar Energetic Particles from April 1998 Activity: Observations from 1 to 72 AU.

96. Proc. 26 ICRC. V. 6, p 328 331.1999.

97. Sahla T. and Torsti J.SOHO/ERNE measurement of directional proton intensities during the coronal mass ejections in April and May 1997. //Proc. 26 ICRC. 1999, V. 6, P. 332-335.

98. Mobius E., Klecker B., Popecki M. A., et. al.

99. Variation of Ionic Charge States Between Solar Energetic Particle Events as Observed With ACE SEPICA. //Proc. 26 ICRC. 1999, V. 6, P. 87 90.

100. P. Makela, M. Teittinen, and J. Torsti.

101. Solar Particle Eruptions Observed by SOHO / ERNE in November 1997.// Proc. 26 ICRC. 1999,V 6, P. 123 126.

102. M. L. Duldig1 and J. E. Humble2.

103. Preliminary analysis of the 6 November 1997 Ground Level Enhancement.// //Proc. 26 ICRC. 1999,V. 6 P. 403 406.

104. Mazur.J. E. , Mason G. M. , Looper M. D. , et. al. Charge States of Solar Energetic Particles Using the Geomagnetic Cutoff Technique: SAMPEX measurements in the 6 November 1997 Solar Particle Events.// Proc. 1999, 26. ICRC. V. 6, P 79 82.

105. Mason G. M.,. Cohen C. M. S, Cummings A. C. , et. al. Particle Acceleration and Sources in November 1997 Solar Energetic Particle Events.//Proc. 26 ICRC,1999, V.'6, P. 115-118.

106. Massetti S. , Storini M., Cordaro E. G. and Olivares E. F. .

107. The 1997 GLE as seen by the Antarctic Laboratory for Cosmic Rays. //Proc. 26 ICRC. 1999, V. 6, P. 387 380.

108. B. Klecker1, E. Möbius2, M. A. Popecki2, et. al.

109. The Ionic Charge Composition of CME Related Solar Energetic Particle Events as Observed With SEPICA Onboard ACE. //Proc. 26 ICRC. 1999,V. 6, p 83-86.

110. Wimmer R F. and Kern O Hamilton D. C.

111. Gomez Herrero R., Del Peral L., Blanco J. J., et. al. Comparison among solar energetic particle events detected by COSTEP/SOHO* experiment. //Proc. 26 ICRC. 1999, V. 6,P. 191-194.

112. Gomez Herrero R., del Peral L., Sequeiros J., et. al. COSTEP Observation of SPEs in November 1997.

113. Proc. 16th EUROPEAN COMIC RAY SYMPOSIUM de ALcola Spain 1998,P.153-156.

114. Popecki M. A, Möbius E., Klecker B., et. al.

115. Time Profiles of Ionic Charge States for Rapidly Rising Solar Active Periods. //Proc. 26 ICRC. 1999, V, 6. P. 187-190.

116. Maia D., Vourlidas A., Pick M., et. al. Radio Signatures of a fast coronal mass ejection development on November 6, 1997. // JGR V.104,NO.A6,P. 12507-12513.

117. Dietrich W. And Lopate C. Measurements of Iron Rich SEP Events Using the University of Chicago IMP-8 Instrument. // Proc. 26 ICRC. 1999.V.6, P. 71-74.

118. Torsti J., Kocharov L., Teittinen M.,et. al. Energetic (-10 to 65 MeV) protons observed by ERNE on August 13-14, 1996: Eruption on the solar back side as a possible source of the event //J. Geoph. Res., 1999, V.104. P9903-9909.

119. Kocharov L., Debrunner H., Kovaltsov G., et al.Deduced spectrum of interacting protons accelerated after the impulsive phase of the 15 June 1991 solar flare // Astronomy and Astrophysics, 1998, V.340, P.257-264.

120. Reames D.V., Kahler S.W.,and Ng C.K. Spatial and Temporal Invariance in the Spectra of Energetic Particles in Gradual Solar Events // Astroph. J. 1997, V.491. P. 414-421.