Распространение и модуляция солнечных протонов с энергиями 1-10 МэВ по данным ИСЗ гранат тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ Д.В. СКОБЕЛЬЦЫНА

Р Г 6 од

На правах рукописи

' I' '1! ' Е П '■ •

<- 1ь.1 II ГО

УДК 537.591.5

Григоренко Елена Евгеньевна РАСПРОСТРАНЕНИЕ И МОДУЛЯЦИЯ СОЛНЕЧНЫХ ПРОТОНОВ С ЭНЕРГИЯМИ 1-100 МэВ ПО ДАННЫМ ИСЗ ГРАНАТ

01.04.08 - физика и химия плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 1998 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте ядерной фишки им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук профессор Герман Павлович Любимов

Официальные оппоненты:

доктор фишко-математических наук профессор Борис Всеволодович Сомов кандидат физико-математических наук Георгий Наумович Застснкер.

Ведущая организация.

Физический институт им.П.Н. Лебедева РАН

Защита состоится 1998 года в^^час®^мин на заседании

диссертационного совета К053.05.24 в Московском государственном университете имени М.В.

Ломоносова по адресу: Москва, Воробьевы горы, МГУ, НИКЯФ, 19 корпус, ауд. 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ.

Лвюрефсрат разослан

/

1998 года.

Ученый сскрешрь ,икесрыцишшо1 о совета л ф -м н

Фомин Ю А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Одной из основных проблем космической физики является исследование космических лучей (КЛ), их распространения в гелиосфере. Такие исследования имеют важное прикладное значение. КЛ воздействуют на конструкции космических аппаратов (КА), материалы, электронику, радиосвязь, экппажн. Для продолжительных полетов в космосе существенен поток галактических космических лучей (ГКЛ) как непрерывный фактор воздействия на люден и приборы Поток КЛ оказывает влияние также на атмосферу и биосферу Земли С этой точки зрения, большое значение имеет изучение связи между вариациями потока КЛ и циклом солнечной активности (СЛ), а также механизмов распространения КЛ в межпланетной среде.

Заряженные частицы КЛ распространяются в межпланетной среде вдоль силовых линий межпланетного магнитного поля (ММП), которое, в свою очередь, «вморожено» в плазму солнечного ветра (СВ). Таким образом, анализ временных профилен потоков КЛ, регистрируемых-в межпланетной среде вне магнитосферы, изучение его модуляций является одним из (а иногда и единственным) методом получения информации о неоднородностях в ММП и СВ, в том числе и в тех местах, где прямые измерения ММП недоступны

Обычно, идентификация возмущений в межпланетной среде производится по наблюдениям изменений параметров СВ и вектора ММП Пели измерение этих параметров ведется только в одной точке пространства, то судить о топологии возмущений трудно, так как необходимо производить измерения п

нескольких Iочках пространств С этом точки зрения хорошим методом диагностики является изучение потоков КЛ низких энергий - солнечных космических лучей (СКЛ) как наиболее чувствительных к наличию неоднородностей в ММП.

Методика, используемого в работе анализа, включает три направления: исследование распространения СКЛ, модуляции ГКЛ и причинных связей между СА, потоками СКЛ и ГКЛ. Такой комплексный анализ при высокой чувствительности частиц малой энергии к магнитным полям дает информацию о ММП и плазме СВ Связи с источниками потока СКЛ на Солнце распространяет диагностический метод на анализ СА.

В настоящее время накоплен большой объем данных о потоках СКЛ в межпланетном пространстве. Как уже подчеркивалось выше, особый интерес представляет анализ временных профилей интенсивности и выявление закономерностей в распространении СКЛ низких энергий как наиболее чувствительных к процессам, происходящим в межпланетной среде. Временные профили потоков СКЛ таких энергий, как правило, имеют очень сложную форму, которую часто трудно описать с помощью существующих моделей распространения СКЛ. В связи с этим, большой интерес представляет создание новых и проверка на новых экспериментальных данных уже существующих моделей распространения.

Целью работы является: 1) экспериментальное исследование потоков протонов СКЛ с энергиями 1—100 МэВ в период максимума 22 —ого цикла СА (1990 —9!г.г.) поданным ИСЗ «ГРАНАТ» и нахождение связей между эффектами в КЛ н СА;

2) выяснение основных механизмов распространения СКА для крупномасштабных событий большой амплитуды п период высокой вспышечной активности и одиночных событий малой амплитуды в период отсутствия сильных вспышек на Солнце;

3) объяснение необычных форм временных профилей возрастаний интенсивности СКЛ с помощью отражательной модели распространения.

Научная новизна работы.

1.На основе полученных экспериментальных данных впервые проведен подробный анализ временных профилей интенсивности СКЛ в сложных крупномасштабных событиях в трех солнечных оборотах май —июль 1991г., т.е. в период фазы максимальной СА 22 — ото цикла (1990-1991г.г.).

2.Сделан сравнительный анализ связей потока СКЛ с параметрами СА (вспышки и солнечные пятна) и с геофизическими данными (модуляция ГКЛ) в трех солнечных оборотах.

3.На основе отражательной модели проведен численный расчет необычного временного профиля интенсивности СКЛ низких энергий, наблюдаемого 04.06.1991г.

4.Показано, что петлевые структуры межпланетного магнитного поля (ММП) играют существенную роль в распространении СКЛ низких энергий как в периоды высокой вспышечной активности так и в периоды отсутствия сильных вспышек на Солнце.

На защиту выносится: 1). Анализ возрастаний интенсивности протонов СКЛ в трех

последовательных солнечных оборотах и нахождение связей между эффектами в СКЛ, ГКЛ и СА.

2). Объяснение с помощью отражательной модели особенностей временных профилей интенсивности СКЛ в одиночных возрастаниях малой амплитуды и в сложных событиях, наблюдаемых в течение солнечного оборота.

3). Утверждение о важной роли петлевых структур межпланетного магнитного поля и вспышечных выбросов плазмы в распространении СКЛ.

Научная и практическая ценность работы.

В результате проведенного в работе анализа временных профилей интенсивностн потоков солнечных протонов низких энергий показано, что регистрируемые детекторами ИСЗ ГРАНАТ потоки протонов СКЛ в рассмотренных событиях имели вспышечное происхождение, а не были генерированы в каких —либо других источниках в короне. В работе также показано, что с помощью представлений отражательной модели распространения можно объяснить наблюдаемые необычные временные профили

возрастания интенсивности СКЛ. Эти результаты необходимы для дальнейшего усовершенствования данной модели, а так же могут быть использованы при анализе данных, которые будут получены в 23 —ем цикле солнечной активности с целью сравнения и возможного нахождения общих закономерностей в распространении СКЛ. Научная апробация работы и публикации.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах отдела ОТПКФ НИИЯФ МГУ, на Ломоносовских

чтениях, 1997г., на международной конференции Space radiation Environment Modelling: New phenomena & Approaches, 7 — 9 October Moscow 1997. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, 1 работа подписана к печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, содержит 165 страниц текста, включая 54 рисунка, 8 таблиц, 120 библиографических ссылок.

Основное содержание работы.

Во введении к диссертации обосновываются актуальность м научная новизна работы, указываются ее цели, рассматривается научная ценность работы и формулируются основные положения, выносимые автором на защиту.

Первая глава носит обзорный характер. В ней обсуждаются общие закономерности движения и факторы влияющие на распространение заряженных частиц СКЛ в межпланетном пространстве.

При изучении СКЛ малых энергий необходимо учитывать: среднюю возмущенность межпланетной среды, существенно зависящую от фазы цикла СА, наличие крупномасштабных пространственных неоднородностей, определяемое

предшествующими солнечными хромосферными вспышками и динамикой активных областей (АО), относительное гелиоцентрическое расположение солнечной вспышки и точки наблюдения СКЛ, т.е. радиальное гелиоцентрическое расстояние, гелподолготу и гелиошироту.

Рассмотрены основные результаты и гипотезы, полученные по данным зондирования межпланетного пространства на различных космических аппаратах в 20 —ом, 21 —ом и 22 —ом циклах С А.

В большом цикле работ С.Н. Вернова и его учеников были выделены следующие основные формы наблюдаемых временных профилей возрастаний интенсивности СКЛ: 1. прямой (диффузионный) приход СКЛ с малым запаздыванием относительно момента вспышки. 2. ускорение на фронте ударной волны (максимум которого строго привязан к фронту), 3. перенос (конвекция) между передним и задним фронтами ударной волны, 4. конвекция с плазмой за ударной волной, 5. накопление между движущимися ударными волнами и потоками плазмы. Так же наблюдались события для которых была характерна высокая отрицательная анизотропия потока, наблюдаемая в течение промежутков времени от нескольких часов до суток. В большинстве случаев это явление объяснялось тем, что частицы СКЛ распространялись по замкнутым петлевым структурам ММП, соединяющих АО расположенные в секторах СМП разной полярности. Отрицательная анизотропия потока наблюдалась при пересечении детектором соответствующей ветви петли по которой частицы двигались по направлению к Солнцу. Еще в работах Т. Голда было показано, что в эпоху высокой вспышечной активности сильные нерегулярные петлевые солнечные магнитные поля могут выноситься из хромосферы и короны на большие расстояния в межпланетную среду потоками горячей плазмы. Большие петли в СВ и ММП были обнаружены по данным прямых измерений в межпланетной среде, а

их основания, находящиеся в солнечной короне — по рентгеновским фотографиям «8ку1аЬ».

Анализ новой информации с высокоапогенного спутника «ГРАНАТ», который был запущен в декабре 1989г. и работал в период максимума 22 —го цикла СА позволил, выявить весьма сложные и интересные формы временных профилей интенсивности СКЛ и существенно расширить диагностику межпланетных петлевых ловушек с СКЛ, и определить их параметры. Такие ловушки разного размера (от вспышечной арки до десятков п.о.), квазистационарние (вращающиеся вместе с Солнцем) и движущиеся вместе со вспышечным выбросом, трансформируют форму временного хода потока, энергетический спектр и анизотропию импульсной генерации. Они же обеспечивают эффективное корональное распространение СКА.

Для объяснения наблюдаемых временных профилей возрастании интенсивности СКЛ были разработаны различные модели распространения, простейшей из которых является модель сферически — симметричной диффузии. Но с помощью этой модели удается объяснить лишь немногие временные профили интенсивности, наблюдаемые в основном при прямом приходе частиц СКЛ от вспышки по силовым линиям невозмущенного ММП. Для описания более сложных форм профилей производится трансформация диффузионного приближения: анизотропная диффузия, коллимированная диффузия, вводятся зависимости коэффициента диффузии от координат и времени. Тем не менее, даже с помощью этих представлений не удается описать высокую

коллимацию СКЛ, то есть большую положительную анизотропию потока и тем более высокую отрицательную анизотропию. Альтернативой диффузионной является отражательная модель распространения, основанная на представлениях о частичном захвате в ловушках и колебаниях при отражении от магнитных пробок, потока СКЛ, ускоренных во вспышке. В качестве возможных ловушек рассматриваются квазистационарные петлевые структуры магнитного ноля, вращающиеся вместе с Солнцем разного масштаба, которые могут быть ориентированы в различных плоскостях, собраны в пучки в соответствии с расположением их оснований на Солнце и перераспределены в межпланетной среде за счет динамических процессов в СВ. Другим типом ловушек являются радиалыю движущиеся фронты ударных волн. С помощью представлений о захвате и переносе СКЛ в такого рода ловушках удается объяснить некоторые интересные не диффузионные формы временных профилей возрастаний интенсивности и установить связи этих возрастаний со вспышками на Солнце.

В конце главы кратко описан эксперимент, поставленный на ИСЗ Гранат и используемая аппаратура. Высокоширотный у — астрономический спутник ГРАНАТ был запущен в декабре 1989г. Его орбита с начальным апогеем 200 тыс. км позволяла ему находиться вне магнитосферы в течение более чем 90% полетного времени. Методика экспериментов включала измерение характеристик СКЛ и ГКЛ в диапазонах наиболее низких энергий протонов простыми детекторными системами. Используемая аппаратура КС—18М, состоящая из 2-х идентичных блоков, установленных на солнечной

и теневой сторонах спутника, могла регистрировать потоки космических лучей в 20 —ти каналах с разрешением 20 мин., а во время сильных вспышек - с разрешением 2 мин. Это протоны с энергиями порядка 1 МэВ, измеренные полупроводниковыми детекторами, и более 20 МэВ, измеренные счетчиками Гейгера. Выбор такой энергии протонов, регистрируемых полупроводниковыми детекторами обеспечивает достаточную чувствительность (возрастание потока до 5 —ти порядков от уровня фона), а два направления регистрации дают сведения об анизотропии потока. Счетчик Гейгера совмещает две задачи: при вспышках на Солнце он может регистрировать потоки СКА, а в их отсутствие, то есть большую часть времени, регистрирует вариации ГКЛ с чувствительностью от 2-х до 5 —ти раз большей, чем наземные станции.

Во второй главе с целью выяснения механизмов распространения частиц СКЛ в периоды отсутствия сильных вспышек на Солнце и значительных возмущений в межпланетной среде (не отмечается форбуш — понижений ГКЛ и всплесков геомагнитной активности), рассмотрены четыре комплекса одиночных (длительностью не более бсут.) возрастаний интенсивности СКЛ, для которых характерна сравнительно небольшая амплитуда потока (менее трех порядков от уровня фона). В период 1990—1991г.г. детекторами ИСЗ ГРАНАТ наблюдалось восемь подобных событий. Из них было выбрано четыре для которых характерны наиболее интересные формы временных профилей возрастаний интенсивности. Для большинства рассмотренных событий (кроме возрастания интенсивности 02.90г.) наблюдались весьма сложные, явно не диффузионные, формы

временных профилей (рис.I).

>20МеУ

10 11 12 13 14 13 16 7 В 9 10 И 12 13

ноябрь.1990г.

февраль. 1991 г.

Рис.1. Временные профили интенсивности 1, 1 /{ст2 ■ л ■ л7гас/) потоков СКЛ энергиями более 20 н 1-20 МэВ. Буквами «С» и «А» обозначены поток: идущие от Солнца и к Солнцу соответственно.

В результате проведенного анализа было показано, что для в« рассмотренных событий характерны задержка прихода СКЛ < вспышек. Причиной этого являлись границы секторов солнечно: магнитного поля (СМП), разделяющие фоновые поля разных знак<

и расположенные между областью вспышки и точкой соединения детектора с Солнцем, которые задерживали и ослабляли поток СКЛ от вспышки. Другой причиной являлись вспышечные выбросы плазмы (ВВП) от предшествующих вспышек, находящиеся между Солнцем и детектором и экранирующие детектор от прямых потоков СКЛ ог вспышек. Для большинства рассмотренных событий, СКА разной энергии наблюдались одновременно, что указывает на их приход п межпланетных ловушках: квазистационарных, вращающихся имеете с Солнцем или движущихся радиально, образованных ВВП. Диагностика межпланетной среды с помощью СКЛ позволяет определить наличие (трубчатых или ленточных) структур п СИ п ММП с характерными размерами от 0.002 до 0.4 а.е.

В главе 3 произведен подробный анализ длительного возрастания интенсивности потока СКЛ, наблюдаемого детекторами ИСЗ ГРАНАТ в течение 28 суток, то есть в течение целого солнечного оборота, в мае 1991г (оборот№2155) (рис.2). В этом солнечном обороте отмечалась невысокая амплитуда возрастаний интенсивности СКЛ по сравнению с двумя последующими оборотами: максимальная интенсивность протонов с энергиями 1 — 20 МэВ едва превысила три порядка от уровня фона, а для СКЛ с энергиями более 20 МэВ максимум интенсивности не превысил двух порядков от уровня фона. Тем не менее, здесь наблюдались весьма сложные по форме временные профили возрастаний интенсивности протонов как с энергиями 1—20 МэВ так и с энергиями более 20 МэВ. Для всех возрастаний потока СКЛ были найдены связи между временным ходом интенсивности СКЛ и вспышками на Солнце.

Рлс.2. Временные профили интенсивности СКЛ I, 1 /(ст2 ■ х■ х/гас!) с энергиями более 20 п 1 — 20 МэВ. Вертикальными черточками на оси абсцисс нанесены солнечны« вспышки, вызвавшие донные возрастания интенсивности СКЛ.

В течение рассматриваемого периода времени не отмечалось значительных форбуш —понижений интенсивности ГКЛ (лишь в самом конце наблюдается начало снижения уровня ГКЛ), всплесков геомагнитной активности так же было немного, то есть межпланетная среда была относительно спокойна. Тем не менее, на протяжении всего солнечного оборота наблюдались сложные по форме временные профили возрастаний интенсивности СКЛ, особенно для низких энергий, большинство из которых весьма затруднительно объяснить в рамках диффузионной модели распространения. Наблюдаемая сильная изрезанность временного профиля интенсивности СКЛ (особенно для низких энергий), необычные формы возрастаний и значительные задержки прихода потоков СКЛ от вспышек указывают на наличие неоднородностей в ММП и СВ не наблюдавшихся на

Земле, но оказавших существенное влияние на распространение СКЛ особенно низких энергий.

В главе 4 проведен анализ длительного возрастания интенсивности

I

СКЛ с энергиями 1 — 100 МэВ, наблюдаемого в течение солнечного оборота в июне 1991г. (оборот №2156) (рис.3).

Рис.3. Временные профили интенсивности СКЛ I, I/{ст~ ■ л-л/пк/) с энергиями более 20 л 1—20 МзВ. Вертикальными черточками па <чи абсцисс нанесены солнечные вспышки, вызвавшие данные возрастания интенсивности СКЛ.

Это событие в СКЛ представляет особый интерес для анализа, так как было вызвано серией мощных солнечных вспышек примерно одинакового балла, произошедших в одной активной области (АО) на гелиодолготах от Е65 до \\'69. Это обстоятельство определило существенную роль гелиодолготного эффекта в распространении СКЛ и вспышечных возмущений в этом солнечном обороте. В первой половине события наблюдение данного эффекта было

затруднено из — за высокой частоты следования сильных солнечных вспышек, сопровождавшихся выбросами вспышечной плазмы и, как следствие этого, значительной возмущенности межпланетной среды, которая затрудняла регистрацию прямых потоков СКЛ от вспышек.

Для объяснения отдельных интересных форм возрастаний интенсивности СКЛ низких энергий была использована отражательная модель распространения СКЛ. С помощью этой модели был сделан численный расчет пика интенсивности СКЛ, наблюдавшегося 04.06. и имевшего необычную симметричную форму и довольно большую амнлшуду возрастания (рис.4).

1-го

Рис.4. Результат модельного расчета профиля интенсивности для протонов с энергиями 1-20 МэВ; наблюдаемые профили интенсивности протонов: "С"-для частиц, движущихся от Солнца, "А"-для частиц, движущихся к Солнцу;

Анализ показал, что : 1) особенность рассмотренных событий (особенно в первой половине оборота) заключается в том, что интервал между солнечными вспышками оказался, примерно, равен времени распространения вспышечпых возмущений от Солнца до детектора, поэтому среда между Солнцем и орбитой ИСЗ была постоянно

с

А--

<1 - и 1)4.06.91.

л—их

весьма возмущена, что ослабляло н задерживало импульсную инжекцшо СКЛ; 2) система движущихся нспышечных возмущений модулировала, то есть перераспределяла поток СКЛ захваченный н динамические ловушки между ними; 3) аналогичное воздействие слоистого неоднородного солнечного ветра и ММП отражено и в модуляции потока ГКЛ; 4) применение отражательной модели позволяет найти связи солнечных вспышек со сложным профилем интенсивности СКЛ; 5) гелиодолготная эффективность источников СКЛ, весьма существенна при распространении СКЛ и модуляции ГКЛ.

В главе 5 проведен анализ события и СКЛ, наблюдаемого в течение солнечного оборота в июле 1991г (оборот №2157). Для этого события, в отличие от события в предыдущем обороте, характерны меньшая амплитуда возрастания потока СКЛ с энергиями более 20 МэВ (рис.5.). Частота следования солнечных вспышек здесь также значительно ниже, что позволило наблюдать четко выраженные возрастания интенсивности потоков СКЛ от отдельных вспышек. Для этого оборота как и для двух предыдущих характерны весьма сложные, отличные от диффузионных формы временных профилей возрастаний интенсивности СКЛ.

Особенностью события в СКЛ, наблюдаемого в данном обороте, является одновременность возрастаний интенсивности СКЛ разных энергий, свидетельствующая о том, что в данном обороте частицы СКЛ преимущественно приходили к детектору в межпланетных ловушках. Высокая геомагнитная активность на протяжении псего оборота, по времени наблюдения коррелирующая с наблюдениями

возрастаний интенсивности СКЛ, а так же наличие хоть и небольших, но длительных ФП ГКЛ, наблюдаемых одновременно с максимумами этих возрастаний указывает на то, что на протяжении всего оборота межпланетная среда была весьма возмущена и преобладающим механизмом распространения СКЛ являлся их перенос за фронтами вспышечных возмущений.

Рнс.5, Временные профили интенсивности СКЛ I, 1 / (ení1 ■ s ■ strad) с

энергиями более 20 и 1—20 МэВ. Вертикальными черточками на оси

абсцисс нанесены солнечные вспышки, вызвавшие данные возрастания интенсивности СКЛ.

В результате анализа СА в период май —июль 1991г. было показано, что для всех трех оборотов протяженные по времени события в СКЛ с большой интенсивностью были обусловлены высокой вспышечной активностью в трех активных областях (АО) на Солнце, существовавших п течение нескольких солнечных оборотов. Первый две были расположены на кэррингтоновской долготе О , на широтах N07° и S08*соответственно. Третья АО — на долготе 250*,

на широте N(25 — 34)! Причем в развитии событий в обороте №2!5Л основную роль играла южная АО, а в развитии оборотов №№2156,2157 —третья (северная) АО.

В главе 6 проведен сравнительный анализ рассмотренных и главах 3 — 5 событий. Для каждого оборота были рассчитаны средние за оборот значения интенсивностей СКЛ с энергиями 1—20 и более 20 МэВ, а так же дисперсии интенсивности. Было показано, что наибольшие средние значения интенсивностей для СКЛ обоих энергий и амплитуды потоков наблюдались в центральном обороте, в то время как наибольшая дисперсия для СКЛ низких энергии отмечается в обороте №2157. В центральном обороте дисперсия интенсивности была меньше из —за наличия сильных возмущений и межпланетной среде, вызванных высокой вспышечной активностью, которые экранировали детектор от прямых потоков СКЛ от вспышек.

Для трех событий были построены диаграммы распределения интенсивности (рис.6.а-б). При анализе диаграмм для СКЛ обоих энергий так же выделяется оборот №2156: для него характерны наибольшие наблюдаемые диапазоны интенсивностей и большее число наблюдений довольно больших значений интенсивности СКЛ обоих энергий по сравнению с двумя другими оборотами. Для оборота №2157 диаграммы распределения смещены в сторону более низких значений интенсивности СКЛ обоих энергий, то есть занимают более короткие диапазоны. Самые короткие по диапазону распределения интенсивностей для СКЛ обоих энергий наблюдаются в обороте №2155, в котором отмечалось наименьшее олнчестпо мощных солнечных вспышек среди трех оборотов.

120 tea ее 60 40

гг в

-0.5 0 0.5 1 1.5 £ 2.? 3 3.5 4 4.5 5

Lgi

990 900 ? ей бее 500 400 300

г00 100 0

зва

гзе

380 150

iee

50 Л

430 490

Э50

эге

£50 200 150 100 50 в

с.5 i 1.3 г г.5 з з.з 4 4.5 5

Lgl

б).

Рис.б.Диаграммы распределения интенсивности СКЛ а), с энергиями 1—20 МэВ; б), с энергиями более 20 МэВ. По вертикальной оси отложено число наблюдений данных значений Lg I.

а)

2155 Е>20 MeV

ilu

" ,1 2156 l!ll]|llni,illli,i,llilllll,iilllllini,ihi.t. ...,._ ________

2157 lnll.....mili.i,,i!. , , , , , "

С целью выявления общих закономерностей в ходе интенсивности СКА в трех оборотах были произведены сдвиги временных профилей интенсивностей, наблюдавшихся в майском и июльском оборотах относительно временного профиля центрально!« (июньского) оборота влево и вправо на 1,2 и 3 суток. Предварительно было произведено нормирование по амплитуде интенсивностей в крайних оборотах к амплитуде интенсивности в центральном обороте. Рассчитывался коэффициент корреляции между сдвигаемым и центральным оборотами. Результаты показали, что наилучшая корреляция достигается между оборотом N<->2157 и центральным оборотом.

Для более детального анализа было проведено сравнение временных профилей интенсивности, наблюдавшихся п начале н в конце каждого оборота.

Анализ временных профилей в начальных возрастаниях интенсивности СКА низких энергий в каждом обороте выявил наибольшую похожесть формы этих возрастаний в майском и июльском оборотах. Наблюдаемые в началах этих оборотов формы временных профилей возрастаний интенсивности практически повторяются (коэффициент корреляции между ними составил 0.96) через два периода по 28.5 дней каждый, что не противоречит высказанной в работе гипотезе о том, что эти возрастания интенсивности были обусловлены пересечением детектора вращающейся вместе с Солнцем квазистационарной петлевой структурой, эффективно удерживающей частицы СКЛ.

В конце оборотов №2156,2157 во временных профилях

интенсивности СКЛ низких энергий наблюдались резкие обрывы до фонового значения (25.06 и 23.07 соответственно), то есть с периодом наблюдения 28 суток, В обороте №2155 четко выраженного обрыва интенсивности не наблюдалось. По карте СМП можно видеть, что моменты наблюдения обрывов в ходе интенсивности СКЛ связаны с пересечением детектором границы сектора СМП. Эта граница, видимо являлась «барьером», разделяющим область заселенную частицами СКЛ от области с фоновым уровнем интенсивности. Отсутствие подобного эффекта в майском обороте может быть связано с тем, что в мае детектор проектировался еще на южное полушарие Солнца, п то время как «барьер» располагался в северном полушарии и, тем самым, не пересекал линию соединения детектора с Солнцем.

Была рассмотрена связь между параметрами событий в СКЛ, наблюдавшихся в трех рассматриваемых оборотах (амплитуды возрастаний, средняя интенсивность, спектр, дисперсия), интенсивностью ГКЛ н данными по СА (число вспышек балла большего БЫ и среднесуточный ход числа солнечных пятен — Иг). Было установлено, что максимальная вспышечная активность во всех трех АО наблюдалась в обороте №2156, при этом по числу мощных

9

вспышек особенно выделялась АО на кэррингтоновской долготе 250 , на широте N(25 — 34). В обороте №2157 так же наблюдалась высокая вспышечная активность в этой АО, но все же она была ниже, чем в обороте №2156.

Выли рассчитаны коэффициенты корреляции между временным ходом интенсивности СКЛ и ГКЛ, а так же между временным ходом

интенсивности ГКЛ и Яг. Для оборотов №№2156,2157 были получены:

а), высокие коэффициенты корреляции между среднесуточным числом солнечных пятен и интенсивностью СКЛ обоих энергий (для оборота №2156: К = 0.66 (Е=1-20 МэВ); 0.75 (Е>20 МэВ)); для оборота №2157: К = 0.84 (Е = 1 — 20 МэВ) ; 0.61 (Е>20 МэВ));

б), высокие отрицательные коэффициенты корреляции между временным ходом интнсивности ГКЛ и СКЛ низких энергий (К= — 0.64 (для оборота №2156); —0.61 (для оборота №2157)), а так же между среднесуточным ходом числа солнечных пятен и интенсивностью ГКЛ (только для оборота №2156).

В заключении сформулированы основные результаты диссертации:

1. Проведен анализ временных профилей возрастании интенсивности СКЛ низких энергий, наблюдавшихся в течение солнечного оборота детекторами ИСЗ ГРАНАТ в июне 1991г. (в котором наблюдалась необычайно высокая вспышечная активность, большой уровень и сильная модуляция потока СКЛ) и в соседних с ним майском и июльском оборотах. Установлены связи между возрастаниями интенсивности СКЛ и мощными вспышками на Солнце.

2. Сделан сравнительный анализ параметров потока СКЛ в трех последовательных солнечных оборотах (май —июль 1991г.) с характеристиками СА: числом вспышек высокого балла и средним за оборот числом солнечных пятен, а также с потоком ГКЛ. При сравнении временных профилей интенсивности СКЛ с энергиями 1-20 МэВ, наблюдаемых в трех оборотах, найдены общие закономерности в ходе

интенсивности, которые в работе объясняются на основе отражательной модели распрост ранения СКЛ.

3. Проведенный анализ временных профилей потоков протонов низких энергий в малых событиях в СКЛ, вызванных слабыми вспышками на Солнце, наблюдавшихся в 1990 — 91 г.г. и в трех крупномасштабных событиях большой амплитуды (май —июль 1991г.) показал :

а. во временных профилях интенсивности СКЛ в обоих классах событий наблюдаются необычные формы возрастаний интенсивности, которые можно объяснить только на основе отражательной модели распространения;

б. высокая знакопеременная анизотропия потока СКЛ связана с движением частиц по петлевым структурам межпланетного магнитного поля с характерными размерами от 0.002 до 0.4 а.е.;

о. результаты выполненного анализа указывают на необходимость существования межпланетного магнитного поля в виде иерархии петлевых структур разного масштаба.

Литература.

1. Григоренко Е.Е., Любимов Г.П. Событие п космических лучах в июле 1991г. по данным ИСЗ ГРАНАТ. Космические исследования Т.35, №6, стр.593-597,1997г.

2. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е. Анализ события и солнечных космических лучах в июне 1991г. по данным ИСЗ ГРАНАТ. Вестник МГУ, сер. фнз., №2, стр.36-41, 1998г.

3. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е., Чучков Е.А. Анализ события ч СКА в июне 1991г. по данным ИСЗ ГРАНАТ. Препринт НИИЯФ МГУ-98-9/510, Москва 1998.

4. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е. Анализ нескольких малых собьппи в солнечных космических лучах в 1990 —91г.г. по данным ИСЗ ГРАНАТ. Препринт НИИЯФ МГУ —9В —21/522, Москва ЮЧНг.

5. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е. Анализ события в СКЛ в мае 1901г. по данным ИСЗ «ГРАНАТ». Препринт НИИЯФ МГУ- 98-44/545, Москва 1998

6. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е. Анализ события в СКЛ п шоле 1991 г по данным ИСЗ «ГРАНАТ». Препринт НИИЯФ МГУ- 98-43/544, Москва 1998.

7. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е. Сравнительный анализ событии в космических лучах, наблюдавшихся в течение трех последовательных солнечных оборотов в мае-июле 1991 г Препринт НИИЯФ МГУ- 98-42/543, Москва 1998.