Короткопериодические вариации космических лучей гео- и гелиофизического происхождения тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

ЙНОТГОТ ЗЕМНОГО МАПШШЗЩ, И0Н00ФЕШ и РАСШХЛИНЬШЯ РАДИОВОЛН РОССИЙСКОЙ АЕСАДШИ

нш

IIa драпах рукописи

УДК 523.165

АНТОНОВА ВЛЖШША 1ШШ0ША

корошопшащ-ршаап: пшшщ ксштажих лучй!

ГЕО- II ШИОЗШНЕСКаГО ПРСИСХОЦШЯШ

( 01,03.03 - гелиофизика и шизика солнечной системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-г.агеттичеоких наук.

"СКЖЕА 1992

Работа выполнена в Институте ионосферы Академии наук Республики Казахстан

Научный руководитель

доктор физико-математических наук Зусманович А.Г. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Тясто М.И.

кандидат физико-математических наук Охлопков В.П.

Ведущая организация: Институт солнечно-зеглной физики Сибирского отделения Российской Академии наук.

Защита диссертации состоится " /6 " (рёМъОа^Ь 1993 г. в $ час. ЪО мин, на заседании Специализированного совета Д.002.83.02 в ИЗШ1РАН по адресу: 142092, Московская область, г.Троицк, ИЗШРАН.

С диссертацией можно озпокошггься в научной библиотеке ИЗШРАН.

Автореферат разослав * " ёЬЛ 1992 г.

Умений секретарь Специализированного ^

совета, кандидат физ.-чшт.ааук Е.А.Ерошенко

РОССИЙСКАЯ 1

ГОСУДАГЧВЕНИАЯ ^

БьШиЮтекА

ОИцАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Наряду с прямьми методами изучения межпланетного и около земного космического пространства на космических аппаратах и искусственных спутниках Земли вариации космических лучей, регистрируемые наземньми приборами, несут ценнуп информации о динамических процессах в ближнем и дальнем космосе. При этом а наблюдаемые вариации как-бы "впечатаны" следы прохождения различных сред - межпланетного пространства, магнитосферы, ионосферы и атмосферы Земли. Расшифровывая эту сложную информации, исследователь получает дополнительные сведения о свойствах этих областей пространства и взашодействии с ниаи частиц галактических космических лучей. Кроме чисто научного, исследование вариаций космических лучей представляет и определенный практический интерес-. Так, напршер, в вариациях существуют предвестники таких мощных геоэффективных событий, как содж ь» ные вспышки и магнитные бури.

В настоящее враля довольно детально исследована низкочастотная часть спектра вариа'Зий космических лучей, ее зависимость от свойств межпланетного магнитного поля и уровня солнечной активности, разработана стационарная теория происхождения этого типа флуктуаций. Однако высокочастотная, часть спектра (ььее 10"^ Гц) исследована слабо. Это обусловлено как недостатке« экспериментальных данных с несбхсцшой статистической тьэ,. так и сложностью интерпретации яеяени?. в коретксперкодв-ческкх вариациях, поскольку здесь'»«еет место суперпозиция мбтпланеткис у геофизя^еских. --ффекгоя. С-зеяидно, что изучает еле/тральных сгсЯотз к с рот ? с г* р ду^ес гхг. лея гола»«'

мических лучей и их связи с активными процессами на Солнце и нестационарными явлениями в магнитосфере и ионосфере Земли.

Цельи работы является проведение комплексного анализе частотных спектров короткопериодических вариаций космических лучей (в основном в области 1СГ^ - .10"^ Гц) в зависимости р'у гелио- геофизической обстановки на основе 5-минутных данных высокогорного нейтронного супермонитора Института ионосферы АН РК, обладающего до настоящего времени наибольшей в миря статистической точностью регистрации нейтронной компоненты космических лучей.

Научная новизна работы.

Впервые показано, что форма частотных спектров интенсивности .космических лучей, рассчитанных в самые спокойные периоды. (когда отсутствуют любые возмущения солнечной и геомагг нитной активности), меняется с циклом солнечной активности р определяется видом спектра неоднородносгей межпланетного магнитного поля.

Обнаружен эффект перестройки частотных спектров космических лучей и критических частот ионосферы во время прихода к Земле быстрых потоков солнечного ветра с усилением отдельных спектральных составляющий.

Впервые достоверно выделена 160-минутная составляющая вариаций космических лучей, показано модулирующее влияние атмосферных флуктуаций на этот спектральный пик.

Показана связь флуктуаций потока космических лучей с волновши возмущениями в ионосфере Земли. Впервые обнаружен*' и исследована перестройка частотных спектров космических лу~ чей и критических частот ионосферы во время проховдения солнечного терминатора.

Обнаружено статистически достоверное возрастание 50-ми->

нутиой составляющей э спектра вариаций космических лучей перед протонными и рентгеновскими вспышками.

Научное и практическое значение работы заключается в тем, что впервые проведен детальный анализ вариаций космических лучей в диапазоне частот 10"^ - 10"^ Гц, основанный на данных высокогорного нейтронного супермонитора с высокой статистической точностью.

Проведено разделение источников вариаций, обнаружен и исследован новый источник вариаций космических лучей - волновые возмущения в ионосфере Земли.

В плане практического использования работы основным результатом является выявление статистически значимого возрастания 50-минутной составляющей перед солнечными вспышками, что может служить основой для разработки методики предвестников _ этих явлений.

Автор защищает:

1. Исследования зависимости вида частотного спектра ва-' риаций космических лучей от уровня солнечной активности и поз— мущенности межпланетной среды.

2. Результаты-выделения и исследования геофизических ис-. точников и доказательство влияния волновых процессов в ионосфере Земли на вариации космических лучей.

3. Исследование вероятности появления отдельных спектральных составляющих в вариациях космических лучей перед протонными и рентгеновским вспышками на Солнца.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были представ» лены и докладывались на Всессвзннх конференциях по физике мических лучей в Самарканде (1981 г.). Тбилиси (1266 Г.) я

Алма-Ате (1988 г.), на ХУ ВсееоизнаЙ конференции по распространению радиоволн в Алма-Ате (1987 г.), на Международных конференциях по космическш лучам в Париже (1981 г.), Ла Холле, США (1985 г.), Аделанде, Австралия (1990 г.), на Международном семинаре ЭДШГ, Алма-Ата (1979 г.), на УП Европейском симпозиуме по космическш лучам, Ленинград (1980 г.).

Вклад автора. Для решения поставленной задачи проделана следующая работа:

1. Отработана методика расчетов частотных спектров, адаптированная к реальньы временный рядам используемых экспериментальных данных, а также методика математической фильтрации рядов для исследования динамики поведения ввделенных спектральных составляющих.

2. Проведен отбор, анализ качества и первичная обработка данных нейтронной компоненты интенсивности космических лучей и различных геофизических параметров. В течение многих лет автор.принимала непосредственное участие в проведении эк-спершентальнкх работ на высокогорной станций Ш АН РК. В

.вычислительном центре ИИ АН РК создан банк данных и пакет программ, необходимых для выполнения работы. Всего рассчи-- тано около 10 ООО спектров.

3. Исследована зависимость веда полученных спектров от уровня солнечной активности и возмущенности межпланетного пространства. Проведено сравнение с данными в области более низких частот.

*

4. Проведен комплексный анализ спектров для ввделения геофизических источников вариаций космических лучей с использо-

; ванием данных атмосферного давления, радиозондирования ионосферы и регистрации напряженности геомагнитного поля.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 25 статьях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем 140 стр., 45 рисунков, 6 таблиц. , 149 литературных ссылок.

Содержание работы.

Во введении рассматривается и аргументируется актуальность работы, ее основные задачи. Кратко излагается содержание диссертации, ее структура.

В первой главе рассматриваются три области вэашодейст-вия галактических космических лучей со средой; область модуляции, магнитосфера и ионосфера Земли, земная атмосфера. 0с-новнши процессами в области модуляции являются диффузия частиц за счет рассеяния на неоднородностях межпланетного магнитного поля и их конвективный перекос наруку. При наличии широкого спектра неоднородностей резонансное рассеяние частиц ведет к появлению частотного спектра флуктуаций космических лучей. Внутри магнитосферы поток частиц космических лучей испытывает дополнительные вариации геомагнитного происхождения за счет изменения формы магнитосферы. Ионосферные токовые системы, волновые возмущения электронной концентраций на ионосферных высотах такке ведут к локальньы искакенкш геомагнитного поля и, следовательно, к соответствуодид вариациям интенсивности космических лучей. Вклад а наблюдаемый частотный спектр интенсивности вносят и вариации атмосферного давления как случайного характера так и регулярного. Спектр флуктуаций мешгланетного нагнитного паяя являемся со-ределяощш в формировании низкочастотной части спектра (граница меацу низко- и Еысокочастсгнсй частями спектра в рбсте

условно принята.в области 10""^ Гц). Однако вопрос об относи. тельном вкладе геофизических и внеземных источников в формирование высокочастотной части спектра является дискуссионны! и его исследование составляет основную цель настоящей работы.

Рассматриваются механизмы формирования высокочастотной части спектра. Вариации атмосферного происхождения могут возникать за счет волновых процессов в атмосфере как внутреннего, так и внешнего происхождения. Если в пределах конуса приема частиц, волна распространяется близко к вертикали, то она может дать отклик в мюонной компоненте за счет температурного эффекта. Если волка распространяется горизонтально и ее размеры сравнимы или больше горизонтального сечения конуса приема на уровне распространения волны, то она вызывает периодические вариации и в нейтронной и в мезонной компонентах интенсивности космических лучей. Отмечается, что при корректно^ введении поправок на барометрический эффект в данные интенсивности нейтронной компоненты,вариации этого класса исключа-»

'втся. Второй источник короткопериодических вариаций - изменения геомагнитного поля также могут быть обусловлены как внеш-Н№и (взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой) так й внутренними. В возмущенные периоды основной вклад вносит кольцевой ток, а для спокойных существенен вклад локальных ионосферных токовых систем или возмущений геомагнитного поля, связанных с возмущениями электронной концентрации в ионосфере. Третий источник определяется вариациями первичного потока космических лучей, связанными, в рамках рассматриваемой задачи, с флуктуациямм межпланетного магнитного поля, вмороженного в плазму солнечного ветра. Таким образом, колебания интенсивности космических лучей и геомагнитного поля могут быть не связзнг непосредстЕенно кеяцу собой, а клеть общий источ-

ник - волновые возмущения плотности, скорости.и магнитного поля солнечного ветра.

Рассматриваются различные подходы к установлению связи спектра мощности флуктуация космических лучей со спектром межпланетного магнитного поля. Анализируются экспериментальные результаты по определенно формы спектра мощности и отмечаются некоторые расхождения с теоретическими расчетами. Проводится обзор экспериментальных работ по определении о£ - показателя спектра флуктуаций космических лучей. Отмечается особый интерес к исследований флуктуации интенсивности космических лучей и показателя спектра мощности с различной еозму-щенностью межпланетной среды. Однако, в настоящее время флуктуации космических лучей, связанные с активньыи процессами на Солнце исследованы не достаточно полно. Кроме того, как правило, предполагается, что источник флуктуаций космических лучей межпланетного происхождения, а вклад геофизических источников без достаточной аргументации не рассматривается.

Исследование короткопериодических вариаций требует тщательной обработки экспериментального материала, так как исследуемые периодичности, как правило, шевт небольшуи амплитуду (причем в первичных рядах данных часто отношение сигнал/шум порядка единицы или меньше) и сппрововдаотся различного рода нестационарным явлениями, такши, напршер, как вспышки или эффекты форбуша. Поэтому в работа испЗдьзутагся" современные математические методы их выделения; метод спектральных оценок и метод математических фильтрез. Коротко рассматриваются традиционные методы. В данной работе пршеняегсг> методика Блэкмана-Тьоки для получения в&гборочилх еглавеяннк нормированных спектров мощности (3, Л ^ случайного сгацкоиа|м ного процесса ■ЗС. (по реализации конечной длиан. Мбтсд

адаптируется для реальных временных рядов интенсивности космических лучей и других геофизических параметров. Совместно со спектральным анализом применяется полосовой фильтр для исследования динамики выделенной периодичности и определения ее амплитуды. Рассматриваются и анализируются практические аспекты оценивания спектров и фильтрации. Проведены модельные расчеты по изучению вклада нестационарных процессов (вспышки, форбуш-эффекты) в искажение спектральных оценок.

Экспериментальную базу диссертационной работы составили, главным образом, данные высокогорной станции космических лучей Института ионосферы АН РК. Комплексная установка состоит из нейтронного супермонитора (18 счетчиков СНМ-15 в 3-х секциях) и детектора общей ионизующей и мюонной компонент (включающего 48 счетчиков СГМ-14) эффективной площадью

о '

5 м . Станция расположена на высоте 3340 м над уровнем моря, Л* 6,7 ГВ. Для нейтронной компоненты,начиная с 1973 г., постоянно выводятся на регистрацию часовые и 5-мин;утные значения интенсивности, для мюонной и общей ионизующей - с 1985 г. часовые значения интенсивности (5-минутные данные регистрируются в выбранные по отдельнш научным программам, интервалы). Высокая статистическая точность ( 4*5*10 имп/час) делает эту комплексную установку одной из самых информативных среди высокогорных станций по непрерывной регистрации вторичных компонент интенсивности космических лучей. Примером информативности данных регистрации служит рис.1 а. Не говоря уже о суточное и полусуточном пиках, 8-часовая вариация на сравнительно коротком временном массиве проявляется- статистически значимой. На рис. I б приведено экспериментальное распределение отклонения от среднего 5-ми-

даншм высокогорного нейтронного монитора ст.Алма-Ата - а,. Эксле! октальное. распределение отклонения от среднего 5-

г.!1:н/:' ..-шачетгЛ - б.

- 10 -

путных значений для 81 выборки в спокойные периоды. Видно, что экспериментальное распределение вероятности появления флуктуация космических лучей хорошо согласуется с нормальным (гауссовским). Совместно с установками Института ионосферы по регистрации параметров ионосферы различными методами, геомагнитного поля и радиоизлучения Солнца описанная комплексная установка образует уникальный комплекс (расположенный практически в одной точке) для изучения процессов в околоземном пространстве, ионосфере и магнитосфере Земли. С другой стороны, из приведенного в диссертации обзора научной литературы видно» ^о в исследовании короткопериодических вариаций космических лучей существуют противоречия между результатами разных авторов и мало исследован »опрос о относительном вкладе в наблюдаемый спектр вариаций источников межпланетного и геофизического происхождения. Отсюда вытекает основная задача диссертационной паботы:

1. По Б-минутньм данньы высокогорного монитора Ш АН РК провести расчет и анализ вариаций интенсивности космических лучей в интервале частот 10"^ - 10"^ Гц (с рьсш;г- ■ рением частотного интервала при решении отдельных задач).

2. Провести комплексный анализ частотных спектров интенсивности космических лучей, параметров геомагнитного поля, ионосферы и атмосферы для выделения и исследования волновых возмущений в ионосфере и магнитосфере Земли, дающих отклик в вариациях космических лучей.

3. Исследовать влияние активных процессов на Солнце и в межпланетном пространстве на вариации космических лучей в указанном диапазоне частот.

- II -

Во второй главе приводятся основные результаты исследования влияния волновых возмущений в ионосферной плазме на интенсивность космических лучей. Влияние может происходить двумя путями. Первый - прямая модуляция потока космических лучей волнами плотности (или температуры) в нижней атмосфере. Второй - косвенное влияние волн электронной концентрации (в основном в Е-слое) через генерацию ши соответствующих локальных возмущений магнитного поля с последующей модуляцией потока космических лучей. При генерации волн на высотах 20-40 км на счет поглощения энергии в озонослое»таким волновьы явлением может быть особенно чувствительна мюоннад компонента, 15 то время как нейтронная более чувствительна к вариациям магнитного происхождения. Комплексные исследования раэньмн методами проводились практически на всех Еысотах атмосферы по общей программе. Анализировались частотные спектры 5-«инутных значений нейтронного супермонитора, ыюонного телескопа, результатов вертикального зондирования ионосферы (и и лазерного зондирования.

Установлено, что в утренние и вечерние часы в распределении спектральной плотности рассчитанной по данньы космических лучей (нейтронная компонента) появляются достоверные пики; для восхода - 25 минут, а для захода 50+60 минут. Спустя 4 часа после проховдения солнечного терминатора ввделенныэ спектральные пики смещаются в низкочастотную область. Подобнее результаты получились и при анализе а другой частотней дкапазоне (Т « 30+200 иин.), но доминирующий пик на восходе - I часа, а после захода — 2 часов. Для данных ионосферного зондирования получены аналогичные выводы. Причем, для результаты спектрального анализа совпадают не только каадст-венно, но и очень близки по числекнш значениям Еьиелеь:*юс

Периодов и шеют сдвиг в сторону низких частот спустя 4 часа После воздействия терминатора. Показано, что в спектральных оценках мюонной компоненты в спокойные периоды также отражаются волновые возмущения в атмосфере. Из подобия поведения распределения спектральной плотности во время прохождения герминатора в космических лучах (нейтронная компонента) и в Параметрах ионосферного радиозондирования, ^ кили , делается вывод, что интересующие нас волны образуются на ионосферных высотах. Анализ динамических спектров мощности, рассчитанных со сдвигом на одну Длину волны (Т * 30 мин) позволил более определенно установить время возникновения волны. Разница во времени с момента образования волны и восходом на поверхности Земли ~ I часа. Это подтвервдает сделанный первоначально вывод, что источник возмущения в космических лучах на ионосферных высотах —100 км. Отмечаете.", что наблюдаемый спектральный пик достигает макешума к моменту восхода Солнца на поверхности Земли, одновременно сдвигаясь в сторону низких частот и исчезает спустя 3 часа, рис.2 а. Рис.2 б, на котором выделена 60 минутная периодичность полосовьм фильтром, наглядно представляет возникновение волны в восходно-заход-ные периоды или увеличение амплитуды уже существующей, при- > чем;на тех же высотах - 100 км, —

Обнаружено, что в отдельные периоды наблюдается заметное возрастание потока частиц за 1,5-2 часа дс восхода Солнца. Следует отметить, что этот эффект наблюдается довольно редко, в основном в очень спокойные периоды. Амплитуда пред-восходного всплеска составляет 0,17?, то есть несущественно превосходит величину дисперсии используемых данных, однако сам рф^ект гкра^ем достаточно ''?тко.

Анпляч-.'^устся рес-ул* гг., V >; ст.сл^тор- ео

Рис.2. динамический спектр мощности'интенсивности космических .лучей со сдвигом на .длину волны - а ; изменение амплитуды 60-минутной составляющй в восходпо-заходные периода в нейтронной'компо-, ненте космических лучей - 6 п в ^«¿л - в.

солнечного затмения 23 сентября 1987 года. Хотя в данном-эксперименте из-за малой разницы во времени между восходом-и затмением нельзя отдельно исследовать эффект затмения, однако, в цело;л приведенные результаты свидетельствуют о возможно;.! его влиянии на интенсивность космических лучей из-за

- 14 -

развития нестационарных процессов в ионосфере.

Определены возможные флуктуации магнитного поля, обусловленные присутствием волн в ионосфере. Ожидается, что волновые возмущения в ионосфере, обусловленные терминатором,

приводят к вариациям интенсивности космических лучей равньм 2*4

10 <* 5• 10 , что лежит в пределах выделяемых амплитуд флуктуации.

В третьей главе рассмотрено изменение' распределения спектральной плотности по частоте в диапазоне 1-Ю""^ -

- 5,5-10"^ Гц в зависимости от фазы цикла солнечной активности на основе 15-минутных значений нейтронной компоненты космических лучей, исправленной на давление. Весь исследуемый период 1974-1983 гг. условно разбит на четыре интервала: I - 1974-1976 гг. - минимум солнечной активности, П - 1977-1978 гг. - период роста активности, Ш - 1979-1980 гг. -

- максимум и 1У - 1981-1983 гг. - спад солнечной активности. При сравнении отдельных спектров мощности по космическим лучам в минимуме и максимуме солнечной активности отмечается, что в 1-м случае распределение спектральной плотности более гладкое, а во 2-« случае, как правило, возрастают амплитуды высокочастотных составляющих. Рассчитано отношение спектральной плотности высокочастотной к низкочастотной части. Показано возрастание мощности высокочастотной части относительно низких частот от минимума к максимуму.

Рассмотрено изменение показателя степени спектра мощности флуктуаций интенсивности космических лучей (рассчитанных методой математического фильтра) в более широком диапазоне частот (10"® + 10"^) Гц. Полученные фоновые спектры

(вычитались 24-, 12- и 8 часовые пики) полностью обусловлены флуктуациями интенсивности галактических космических лучей. Результаты расчетов показателя спектра, усредненного по всем используемьм станциям показали, что с увеличением частоты показатель степени спектра мощности флуктуаций интенсивности космических лучей возрастает. Этого следовало ожидать, если учесть тот факт, что спектр флуктуаций интенсивности космических лучей в этом диапазоне определяется спектром флуктуаций межпланетного магнитного поля. Кроме этого сделан вывод об увеличении показателя спектра от минимума к максимуму солнечной активности.

Рассмотрено распределение спектральной плотности перед нощнши протоннмли и рентгеновскими вспышками. Длй сравнения рассчитаны спектры мощности для спокойного'интервала когда не было ни вспышек, ни возмущений геомагнитного поля, для которого характерен спектр чисто случайных флуктуаций, Для предвспьяпочной ситуации характерно увеличение относительной амплитуды отдельных спектральных составляющих превышающих 95!? уровень достоверности. Наиболее устойчивые пики имеют период .10-15 минут.или 50-60 минут. Амплитуда БО-минугной сос-' тавлявщей выделенной полосовьм фильтром перед отдельными вспышками достигает 0,7%, не превышая уровня шумов ~ 0,25$ в спокойные интервалы времени. \

Для 19 вспышек получено распределение частоты появления значимой 50-минутной составляющей за 32±12 часов до вспышки с вероятностью

Рассмотрено распределение спектральной плотности во время прихода к Земле ударных волн от солнечных вспышек. Основная доля мощности в этом случае сосредоточена на низких частотах. Вид распределения спектральной плотности, рассчитанной

по мюонной компоненте отличается от нейтронной. По всем 5-ти • каналам мюонного телескопа изменения вида спектров в возмущенный интервал не наблюдалось. Рассчитаны спектры мощности для событий, когда на высокогорной станции наблюдалось существенное возрастание интенсивности космических лучей во время геомагнитной бури, обусловленное уменьшением жесткости геомагнитного обрезания (антифорбуш), в то время как на высокоширотных станциях наблюдалось Форбуш-понижение. Разницы с обычными Форбуш-пониженияыи в распределении спектральной плотности не наблюдается.

Рассмотрено распределение спектральной плотности в различных геофизических параметрах (космические лучи, ,

Н - составляющей геомагнитного поля), во время прихода к Земле быстрых потоков солнечного ветра невспышечного проис-ховдения. Показано, что во время прихода потоков либо увеличивается амплитуда уже существующих колебаний, либо возникают более .высркочастотные составляющие по сравнению с интервалом до прихода быстрого потока солнечного ветра, практически^по всем анализируемые параметрам.

Рассмотрено воздействие быстрых потоков солнечного ветра невспышечного происховдения на ионосферу. Установлено, что в среднем приход таких потоков сопровождается ионосферными возмущениями, слабыми магнитными бурями и понижением интенсивности космических лучей. Приведены амплитуды эффектов.

Исследована 160-минутная периодичность в нейтронной компоненте космических лучей исправленных на давление. Наиболее часто данная периодичность проявляется во время минимума и спада солнечной активности в то время как в Н-составляющей геомагнитного-поля в годы минимума и роста солнечной активности, но не всегда эти колебания одновременно проявляются

в этих параметрах. Для ряда спектров отмечена следующая закономерность: пик с периодом 160 минут проявляется в данных интенсивности космических лучей исправленных на давление и не проявляется в неисправленных.

Полагая, что в высокоскоростных потоках солнечного ветра, связанных с корональнгаи дырами, должна происходить более эффективная передача колебаний атмосферы Солнца в солнечный ветер, проанализированы случаи регистрации таких потоков вблизи минимума солнечной активности. Были рассчитаны частотные спектры интенсивности космических лучей, Н - составляющей геомагнитного поля, критической частоты отражения • В спектрах всех указанных усредненных параметров наблюдается суаест-венное возрастание спектральной ллотности в области периода 160 минут. Наиболее явно данные колебания проявились в .

Приведенные в третьей главе результаты дают основание предполагать, что спектр флуктуаций космических лучей в основном может определяться рассеянием частиц на флуктуирующем стационарном межпланетном магнитном поле. Проводится сравнение полученных результатов с основньми выводами теории данного механизма.флуктуаций.

Наклон фонового спектра флуктуаций космических лучей согласуется с предсказаниями теории..Тенденция к уменьшению показателя от максимума к минимуму солнечной активности цодт-вервдает результат об относительна.! уменьшении мощности спектров межпланетного магнитного поля на низкой частоте. Обсун-дены источники флуктуаций космических лучей как внешнего так и внутреннего происхождения и механизмы передачи колебаний.

В целом по материалу данной главы сделан следующий вывод. Наблюдается изменение-формы частотного спектра флуктуаций интенсивности космических лучей с П-летнш циклом и во

- 18 -

время таких мощных событий, как эффекты Форбуша, связанных с выбросами эамагниченной плазмы из активных областей Солнца. Перед вспышками на Солнце и во время прихода быстрых потоков солнечного ветра, не связанных со вспышками, наблюдается усиление отдельных спектральных составлявших. Все эти эффекты связан^ с динамическими' .процессами в межпланетном и околоземном пространстве.

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы, которые состоят в следующем:

I. Показано, что форма частотных спектров интенсивности космических лучей, рассчитанных для самых спокойных периодов, меняется с циклом солнечной активности и определяется спектром неоднородностей межпланетного магнитного поля.

Е. Обнаружен эффект перестройки частотных спектров интенсивности космических лучей во время прихода быстрых потоков солнечного ветра различного типа, и их влиянии на ионосферу, магнитное поле и нейтронную компоненту космических лучей.

3. Впервые достоверно выделена 160-минутная вариация интенсивности космических лучей. Показано, что наиболее четко . она наблюдается в минимуме и на спадающей ветви солнечной активности. Исследовано влйяние флуктуаций атмосферного давления на вццеление этого спектрального пика..

4. Показана связь флуктуаций интенсивности космических лучей с волновьми возмущениями в ионосфере Земли.

« 5. Впервые обнаружена и исследована перестройка частотах спектров интенсивности космических лучей во время прохождения солнечного терминатора.

6. Получено, что с вероятностью 70£ за 32-12 часа перед ! мощнши протоннши и рентгеновскими вспышками наблюдается резкое возрастание 50-минутной составляющей вариаций, выходя-

- 19 -

пше за 95% доверительный интервал.

На основе полученных результатов можно сформулировать

следущие основные выводы диссертационной работы:-

1. В исследованном диапазоне частот - 10"^ Гц наблюдается три источника флуктуация интенсивности космических лучей, в наиболее спокойные периоды преобладающи! является вклад рассеяния на неоднородностях межпланетного магнитного поля. В наиболее возмущенные источника« флуктуация является область замагяичешой плазмы эа фронтом распространяющейся от Солнца, ударной волны. В другие периоды преобладают источники геофизического происхождения.

2. Активньм источником флуктуаций интенсивности космических лучей являются волновые возмущения электронной концентрации на ионосферных высотах (в основном в Е-слое). Эти возмущения вызываются как солнечным герминатором (регулярный источник), так и акустико-гравитационньми волнами.

- 20 -

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Антонова В.П., Дорман Л.И., Зусманович А.Г., Сацук В.В. Модуляция галактических космических лучей и ее связь с индексами солнечной активности.-В к.:Космофизические аспекты исследований космических лучей.Международный семинар. Алма-Ата:Наука,1981,с.77-79.

2. Антонова В.П., Зусманович А.Г., Миркин Л.А. Исследование вариаций космических лучей с периодом меньше суток.-В кн.: Космофизические аспекты исследований космических лучей. Международный семинар.Алма-Ата:Наука,1981,с.61.

3. Антонова В.П., Зусманович А.Г., Миркин Л.А., Чурунова Л.Ф. К исследованию модуляции галактических космических лучей.-Изв.АН СССР,Сер'.физ. ,1981,т'.45,№7,с. 1287-1290.

4. Антонова В.П. Частотные спектры интенсивности космических лучей в спокойные и магнитовозмущенние периоды.-В кн.космические лучи в межпланетном пространстве и ионосфере Земли . Алма-Ата : Наука , 1982 , с . 133-139 .

5. Антонова В.П., Николаевский Н.Ф. Короткопериодические ва-

• риации интенсивности космических лучей и геомагнитного поля.-В к.:Модуляционные и геофизические эффекты в космических лучах,Алма-Ата:Наука,1985,с.47-55.

6. Антонова В.П., Зусманович А.Г., Миркин Л.А., Чумбалова P.A.* Шварцмар Я.Б. Вариации интенсивности космических лучей в интервале частот 0,2-48 цикл/сут.-В кн.:Модуляционные и геофизические эффекты в космических лучах.Алма-Ата:Наука, Х965,с.3-16.

7. Антонова В.П., Дробжев В.И., Зусманович А.Г., Ссысиков

vf .

В.Ы. Вариации интенсивности космических лучей, обусловленные ноносфернши волнами в утренние и вечерние часы.-Гео-

- 21 -

магнетизм и аэрономия,1987,т.27,№3,с.486-488.

8. Антонова В.П., Зусманович А.Г. О колебаниях интенсивности космических лучей с периодом 160 минут.-Геомагнетизм и аэрономия, 1987, т. 27, )?6, с Л 014-1016.

9. Антонова В.П., Чурунова Л.Ф. Совместный анализ частотных спектров интенсивности космических лучей ионосферных параметров и напряженности магнитного поля.-В кн.¡Волновые возмущения в ионосфере.Алма-Ата:Наука,19ет,с.134-142. .

Ю.Алания М.В., Антонова В.П., Бабаян В.Х., Зусманович А.Г. Сообщение о научных работах по геомагнетизму и аэрономии.-Изд.АН СССР.Советский геофизический комитет.М., 1987,. - 30с.

И.Антонова В.П., Гусейнов Ш.Ш., Дробжев В.И., Жуыабаев Б.Т., Зусманович А.Г., Сомсиков В.М. и др. О комплексном исследовании волн в атмосфере, генерируемых солнечнш терыи-натором.-ХУ Всесоюзная конференция по распространенна радиоволн,Алма-Ата:1987,с.26-27.

12.Антонова В.П., Герасимов Г.И., Гусейнов Ш.Ш. Дробжев В.И., Зусманович А.Г., Ссысиков В.М. и др. Комплексное экспериментальное исследование волн в атмосфере, генерируемых солнечнш терминатором.-В кн.:Волновые процессы в ионосфере.Алма-Ата:Наука,1987,с.72-117.

• 13.Антонова В.П., Аушев В.М., Зусманович А.Г., Толстопятое Н.И. Вариации космических лучей, связанные с терыинатор-ньыи волнами в ионосфере.-В кн.:Ионосферные волновые возмущения. Алма-Ата: Наука -,1989, с. 90-27.

14.Антонова В.П., Гусейнов Ш.Ш., Дробгев В.И., Зусмансэич А.Г., Сшслков В.М. Комплексное экспершенгадьнсе исследование волн в атмосфере, генерируемые сслнечкш терий-натерш.-Изв.АН СССР.$А0.Физика атмосферы и океана,?.24,

№2,1988,с.134-143. •

15.Антонова В.П., Зусманович А.Г., Трунова Л.Ф. Связь флук-туаций космических лучей с процессами в межпланетном пространстве, ионосфере и магнитосфере Земли.-Материалы Всесоюзной конференции по космическим лучам.Алма-Ата:Изд-во

Каэ.ГУ,1989,т.4,с.II7-II8.

16.Антонова В.П., Чурунова Л.Ф. Анализ частотных спектров вариаций космических лучей во время активных процессов на Солнце.-У Сшпозиум КАПГ по солнечно-земной физике.Тезисы докладов.Москва,1989,с.275-276.

17.Антонова В.П., Зусманович А.Г., Чурунова Л.Ф. Некоторые результаты исследований ионосферных и магнитосферных явлений дающих отклик в вариациях космических лучей.-В кн.: Динамика ионосферы.Алма-Ата:Наука,1991,т.2,с.30-50.

18.Антонова В.П., Зусманович А.Г., Шварцман Я.Е. Влияние вспыщечных процессов на флуктуации космических лучей.-В кн..: Динамика ионосферы.Алма-Ата:Наука,1991,т.3,с.80--91. •

19.Антонова В.П., Зусманович А.Г., Чурунова Л.Ф. Флуктуации интенсивности космических лучей межпланетного и ионосферного происхождения.-Изв.АН СССР,Сер.физ.,1991,т.55,№

20.Антонова В.П., Гонтарев О.Г., Зусманович А.Г. и др. Проблемы солнечно-земных связей, принципы и методы прогноза

, солнечной активности.-Изв.АН PK.Сер.физ.-мат.1992,№4, с.51-59.

. 21. AntoaoME. V.?. .Eues&novich. A.G. ihe investigation oi' the ¿\requc:.cy spectra of cosmic ray Intensity. -17th Iat.Cosa Kay Con?.,Paris,"1981,v.p.153-196.

22. Antonova V.P.,Zusmanovich A.G. Frequency spectra of short-period variations of cofemic rays. -19th Int.Cosin.Ray Conf. , 1985,v.5,p.278-280.

2J. Antonova V.P. ,Zusinanovich A.G. Cosmic ray variations during solar events in j'ebruai-y and April 1984. -UAG Report,1985, p.233-235.

24. Antonova V.P.,Zusmanovich A.G.,Churunova L.F. Changes of cosioic roy frequency spectra caused by the active process on the Sun. -21st Int .Cosm.Ray Conf.,Adelaida,1989,v.6, p.263-266.

25. Antonova V.F,Dorman L.I.,Zusmcnovich A.G.,Churunova L.F. .Che increase of cosmic ray intensity during magnetic ptorras. -2?r.d Iut.Cosn.Ray Conf.,Dublin, 1991,v.3,p.609-612.