Связь флуктуаций интенсивности космических лучей высоких энергий с мелкомасштабной турбулентностью солнечного ветра тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

РГБ ОД

.. РцО С.и Й С К А Я АКАДЕМИЯ- НАУК 1 ^ " 5 ' СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ~ ИНСТИТУТ КОСМОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И АЭРОНОМИИ

на правах рукописи УДК 523.165:523.72

СТАРОДУБЦЕВ Сергей Анатольевич

СВЯЗЬ ФЛУКТУАЦИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ С МЕЛКОМАСШТАБНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТЬЮ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА

01.04Л6 - Физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Якутск - 1994 г.

Работа выполнена в Институте космофизических исследований и аэрономии СО РАН.

- Научный руководитель: • - . Кандида!1 физико-математических

наук, старший научный сотрудник А.Т.Филиппов

Официальные оппоненты: 4 1

\ "

1 , доктор'физико-математических наук, _ профессор А.И.Кузьмин (ИКФИА), доктор физико-математических наук Г.А.Баоилевская (ФИАН).

Ведущая организация: Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН

Защита диссертации состоится -1994г.

в 10 час.ООмин. на заседании Специализированного совета К 200.40.01 при ИКФИА СО РАН по. адресу: 677891, г.Якутск, пр.Ленина 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИКФИА СО

ран:

Автореферат разослан _

Л994г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук ^Ц^// Л.П.Шадрина

V- Ж,

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Исследование магнитогидродинамической (МГД) турбулентности солнечного ветра (СВ) имеет большое значение для многих вопросов космической физики, поскольку она во многом определяет условия ускорения и распространения космических лучей (КЛ) в межпланетной среде. При этом и сами КЛ играют важную роль в физике космической среды—зачастую они содержат в себе энергию, сравнимую с энергией остальных компонентов среды—и во многих случаях определяют характер динамических процессов, протекающих в СВ.

При взаимодействии КЛ высоких энергий со случайными неодно-родностями межпланетного магнитного поля (ММП) возникают флуктуации интенсивности КЛ с характерными временами от нескольких минут до нескольких часов с пространственными масштабами, отражающими масштабы турбулентности СВ, и амплитудой, зависящей от ее вида и уровня. Поскольку спектральные характеристики интенсивности КЛ оказываются тесно связанными со спектрами магнитных неоднородностей в СВ, совместное рассмотрение данных наблюдений интенсивности КЛ на Земле и регистрации ММП и параметров плазмы СВ на космических аппаратах (КА) позволяет получить информацию о природе флуктуаций КЛ, о характере их взаимодействия с тем или иным типом мелкомасштабной ( 1 а.е.) МГД-турбулентности во время различных возмущений межпланетной среды.

В силу сказанного исследование процессов взаимодействия КЛ с магнитными полями в межпланетном пространстве необходимо как для понимания фундаментальных свойств космической плазмы, так и для решения многих прикладных проблем.

Цель работы состоит в изучении связи флуктуаций КЛ высоких

энергий с магнитозвуковой турбулентностью СВ, выяснении природы динамики-спектра флуктуации КЛ во время различных крупномасштабных возмущений СВ, установлении их связи с циклом солнечной активности.

Научная новизна. Основываясь на установленной ранее связи флуктуаций КЛ с флуктуацнями ММП, предполагалось, что новые важные сведения о механизме высокочастотной [у > Ю-4 Гц) модуляции интенсивности КЛ может дать совместное рассмотрение данных о параметрах ММП, плазмы СВ и нейтронной компоненты КЛ. В связи с отим в работе проводилось изучение спектральных характеристик (спектров мощности, функций когерентности) указанных данных измерений во время крупномасштабных возмущений СВ (ударные волны (УВ), высокоскоростные потоки СВ, вспышки солнечных КЛ с Ер > 1 ГоВ). Применение, описанных в научной литературе, методов идентификации МГД-турбулентности дополнено методом статистического поляризационного анализа, ранее развитым для исследования электромагнитных волн оптического диапазона и геомагнитных пульсаций, что позволило повысить надежность идентификации МГД-турбулентности в межпланетной плазме.' Сравнение теоретических соотношений, описывающих связь спектральных характеристик флуктуаций К Л с ММП, и эксперимента позволило сделать заключение, что флуктуации КЛ высоких энергий могут возникать вследствие взаимодействия потока КЛ с магнитозвуковой турбулентностью, наблюдаемой в межпланетном пространстве во время различных крупномасштабных возмущений СВ. Показано, что уровень флуктуации КЛ испытывает закономерные изменения в цикле солнечной активности

Защищаемые положения:

1. По данным прямых измерений ММП и параметров плазмы СВ установлено, что флуктуации КЛ высоких энергий, наблюдаемые в

4

периоды прохождения орбиты Земли вспышечными У В, обусловлены магнитозвуковой турбулентностью, развитой и окрестности ф])оптов УВ.

2. С привлечением данных прямых измерений ММП и параметров плазмы СВ показано, что флуктуации КЛ высоких энергий, регистрируемые в периоды прохождения орбиты Землн высокоскоростными потоками СВ, также обусловлены магнитозвуковыми волнами, наблюдаемыми в области взаимодействия разноскоростных потоков СВ.

3. Обнаружена динамика спектра флуктуации интенсивности КЛ перед возрастанием потока солнечных КЛ на Земле, заключающаяся в появлении в спектрах флуктуации КЛ статистически значимых пиков за время ~ 1 сут до вспышки солнечных КЛ с Ер > 1 ГэВ на Солнце.

4. Установлена значимая корреляционная связь уровня флуктуации интенсивности КЛ высоких энергий с циклом солнечной активности. Обнаружено запаздывание динамики флуктуации КЛ относительно максимума цикла солнечной активности на величину сдвига т « 10 мес., связанное с проявлением вспышечной активности Солнца.

Научная и практическая значимость работы. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при решении широкого круга задач, связанных как с вопросами распространения и ускорения КЛ в турбулентной межпланетной среде, так и с динамикой самого солнечного ветра. Поскольку статистические свойства вариаций интенсивности КЛ тесно связаны со свойствами межпланетной среды, результаты данной работы могут быть полезны и при построении статистической теории, описывающей связь вариаций интенсивности КЛ I ММП в широкой области частот, охватывающей весь наблюдаемый ;пектр вариаций. Они также могут служить для разработки методов (иагностики радиационной обстановки ( в области энергий Ер ~ 10 ;эВ-Н0 МэВ) в окрестности Земли с помощью наземных измерений

5

интенсивности КЛ высоких анергий.

Личйый вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постановке и решении наложенных в диссертации ¡задач. Им реализовано большинство используемых в работе рассчетных программ, выполнен весь объем обработки материала.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы докладывались на ХХ-й Международной конференции по космическим лучам (Москва, 1987г.), на Международном семинаре по проекту N8 КАПГ (БНР, София, 1985г.), на XXVII пленарном совещании комитета по исследованию космического пространства (СТЭП) (Финляндия, Хельсинки, 1988г.), на Всесоюзных совещаниях секции СПС проблемного Совета "Солнце-Земля" (Горький, 1983г.; Апатиты, 1984г.; Дубна, 1986г.; Ленинград, 1987г.), Всесоюзном семинаре "Солнечный ветер и межпланетное магнитное поле" (Пущино, 1989г.), научных семинарах ИЗМИРАН, ФИАН, ИГиГ СО АН СССР, ИКФИА.СО РАН.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 6 статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем 87 стр., включая 19 рисунков и библиографию 112 наименований.

Содержание работы.

Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы основные задачи диссертации, определены предмет и цель проводимых исследований. Здесь же отмечается научная новизна работы и излагаются положения выносимые на защиту, а также приводится структура расположения материала и даны ссылки на опробацию на-

учных результатов.

Глава 1 посвящена краткому обзору работ, отражающих современное состояние вопроса. В п.1.1 рассматриваются исследования флуктуа! ли интенсивности космических лучей высоких энергий. В нем, в частности, указывается, что в результате изучения наблюдаемой динамики спектров флуктуаций КЛ во время крупномасштабных возмущений СВ различными авторами установлено, что флуктуации КЛ имеют межпланетное происхождение, динамика их спектров определяется динамикой спектров флуктуаций ММП. Обзор работ, относящихся к теоретическим и наблюдательным свойствам МГД-волн в плазме СВ, проведен в п.1.2. Здесь также коротко описаны имеющиеся в научной литературе методы идентификации МГД-турбулентности СВ.

Далее, в главе 2 рассматриваются применяемые в работе методы обработки космофизической информации: методика подготовки данных к анализу, удаление трендов и высокочастотная фильтрация, дано обоснование применению методов спектрального анализа, описаны используемые в работе методы спектрального и статистического поляризационного анализа. Здесь отмечается, что поскольку поляризация альвеновских и магнитозвуковых типов МГД-волн существенно различна, ее характеристики, наряду с известными методами, могут служить дополнительной информацией при идентификации турбулентности в плазме СВ.

Птава 3 посвящена изучению связи флуктуаций КЛ высоких энергий и ММП во время различных крупномасштабных возмущений СВ: прохождений орбиты Земли вспышечными УВ, высокоскоростными потоками, вспышек солнечных КЛ с Ер > 1 ГэВ.

Известно, что спектр флуктуаций КЛ в отдельные периоды времени испытывает значительные изменения. Во многих случаях пере-

7

стройка спектра начинается за с.утки-двое до начала крупномасштабных возмущений СВ. Несмотря на обилие работ в этой области, физические причины, вызывающие динамическую перестройку спектра флуктуаций КЛ, остаются неясными.

Согласно современным представлениям флуктуации КЛ являются следствием флуктуаций ММП: при наличии средней анизотропии КЛ "дрожание" силовых линий ММП, вдоль которых в основном движутся частицы КЛ, ведет к вариациям темпа регистрации КЛ прибором с ограниченной угловой апертурой. При этом амплитуда флуктуаций КЛ пропорциональна величине анизотропии 6, которая для релятивистских КЛ по порядку величины составляет и/с ~ 10~3, где и— скорость СВ, с—скорость света. Известное соотношение между спектрами флуктуаций К Л (с учетом анизотропии потока К Л с Ер ~ 1ГэВ) и ММП основано на данных представлениях:

—- си—^-(¿н), (1)

Зо -»о

где V—частота, Во—средняя напряженность ММП, —анизотропия потока КЛ, С (и)—параметр, учитывающий нелинейное взаимодействие вблизи резонансных частот.

При сравнении теоретических (вычисленных на основе выражения (1)) и экспериментальных спектров флуктуаций К Л наилучшее согласие наблюдается (для спокойны* периодов в межпланетной среде) для частот, по крайней мере, и < Ю-4 Гц, в области же частот и > Ю-4 Гц между ними наблюдаются существенные расхождения, заключающееся в том, что теоретическая мощность флуктуаций КЛ составляет значительно меньшее значение, чем ее наблюдаемая величина.

Значительно больших эффектов в интенсивности КЛ следует ожидать при наличии в СВ магнитозвуковой турбулентности, поскольку М(1гнитозвуковые волны модулируют не только малую анизотропную

8

часть, но также основную изотропную составляющую интенсивности КЛ. В невозмущенном СВ уровень магнитозвуковых волн мал, т.к. они сильно затухают на пути от Солнца до Земли. В то же время, известно, что эти волны могут интенсивно раскачиваться локально, в окрестности Земли потоками надтепловых частиц. Поэтому заметной перестройки спектров флуктуации КЛ следует ожидать с приходом на орбиту Земли либо солнечных КЛ, либо ускоренных УВ частиц с энергиями Ер ~ 10 кэВ -МО МэВ.

Исходя из этого, в [4] была установлена ожидаемая связь между спектрами флуктуации КЛ и ММП:

'(1 + 2)Са(Ст + и8тф)

Рс =

Рв, (2)

3 \f2K\_v

здесь Рс и Рв—спектры мощности флуктуации КЛ и ММП соответственно, 7 = 2.7—показатель спектра КЛ в области энергий Ер > I ГэВ, С0—альвеновская скорость, Сш—скорость волны, ф—угол между направлением среднего ММП В0 и скоростью СВ О, к± — коэффициент поперечной диффузии КЛ по отношению к В0, черта сверху указывает на нормировку Рх = Рх/Х$, здесь индексом "0"—обозначены средние величины.

Для энергий Ер к \ ГэВ множитель, стоящий в выражении (2) перед Рд, расчитанный для средних значений параметров СВ, равен 7.1 • 10~8(зт ф + ОЛб)2/«/2. По порядку величины для частот и — Ю-4 -г 10~3 Гц он составляет (Ю-2 -г- 1), что на несколько порядков больше соответствующего множителя в выражении (1), который определяет флуктуации анизотропной составляющей интенсивности КЛ и рассмотрением которой, как правило, ограничиваются, полагая, что турбулентное магнитное поле представлено альвеновскими волнами.

Результаты анализа флуктуации КЛ и ММП наблюдаемых на фоне различного рода крупномасштабных возмущений СВ, проведенного в

рамках представлений о модулирующем воздействии магнитозвуковой турбулентности на интенсивность КЛ высоких энергий, представлены в пп.3.1-3.

В п.3.1 изучаются флуктуации интенсивности КЛ и ММП, связанные с приходом на орбиту Земли вспышечных ударных волн. Рассмотрены следующие периоды времени: 24 января 1980г.,8 февраля 1980г., 12 февраля 1980г., 29-30 марта 1980г., 31 марта 1980г., 1-2 апреля 1980г., 21 апреля 1980г. и 21 мая 1980г.—соответствующие областям предфронта УВ, 30 апреля 1978г., 9-10 апреля 1980г., 22-23 апреля 1980г., 7-8 мая 1980г. и 14 мая 1980г.— отвечающие областям непосредственно за фронтами УВ и 30 января 1980г., 8 марта 1980г., 14 марта 1980г., 13 апреля 1980г.—приходящиеся на относительно спокойные условия в межпланетном пространстве, через 1.5-2 суток после прохождения УВ.

Для всех этих периодов весьма значительны потоки надтепловых частиц, связанные с УВ. Поэтому можно ожидать, что эти потоки приводят к раскачке быстрых магнитозвуковых волн в окрестности орбиты Земли.

Для указанных временных интервалов рассчитывались соответствующие спектральные оценки, функции когерентности и поляризационные характеристики, согласно описанным в главе 2 методам. Во всех случаях в спектрах флуктуации КЛ и ММП (в рассматриваемой области частот Д1/ = 10~4 4-1.67-10_3 Гц) наблюдалось удовлетворительное совпадение местоположения выделенных пиков. При этом отмечалось существенное возрастание функции когерентности флуктуаций модуля ММП В и концентрации плазмы СВ п, указывая тем самым на то, что на этих частотах существенно возрастает вклад быстрых магнитозвуковых волн в спектр флуктуаций модуля ММП. Расчитанные параметры поляризации также указывают на присутствие в межпла-

10

нетнои среде магнитозвуковых волн.

Чтобы сопоставить результаты теории и эксперимента, на основе выражения (2), для каждого рассматриваемого интервала времени вычислялся ожидаемый спектр флуктуаций КЛ. С учетом статистических неопределенностей, для рассматриваемых событий эти значения хорошо согласуются с измерениями.

Таким образом, рассмотренные в п.3.1 случаи; которые отвечают ра-зным ситуациям в межпланетном пространстве, позволяют сделать вывод о том, что наблюдаемая перестройка спектров флуктуаций КЛ обусловлена появлением в эти периоды быстрых магнитозвуковых волн заметной интенсивности. Есть все основания полагать, что генерация этих волн осуществляется локально потока ш частиц надтепловых энергий Ер > 10 кэВ.

В рамках этих представлений наблюдаемая связь перестройки спектра флуктуаций КЛ с межпланетными УВ вполне естественна. Поскольку ускоренные УВ частицы, как правило, значительно опережают ударный фронт, перестройка может начинаться задолго до момента прихода У В на орбиту Земли и начала фор буш-понижения, что часто и наблюдается.

П.3.2 посвящен исследованию флуктуаций интенсивности КЛ и ММП, связанных со вспышками солнечных КЛ с Ер> 1 ГэВ.

Для обнаружения динамических изменений в спектрах флуктуаций КЛ проведено их изучение во время наземных возрастаний солнечных КЛ. Были рассмотрены 12 солнечных протонных событий с генерацией релятивистских частиц во вспышках за период 1967 - 1981гг. -Это вспышки солнечных КЛ: 28 января 1967г., 24-25 января 1971г., 7 августа 1972г., 30 апреля 1976г., 22 ноября ■ 1977г., 7 мая 1978г., 23 сентября 1978гц 25 февраля 1969г., 1-2 сентября 1971г., 4 августа 1972г., 29 апреля 1973г., 12 октября-1981г.-., Т.к. часто возрастания потоков

11

солнечных КЛ наблюдаются либо на фазе спада форбуш-ионижения, либо на фазе восстановления интенсивности галактических КЛ, события группировались таким образом, чтобы по возможности устранить влияние УВ на флуктуационные явления в КЛ. Поэтому к вспышкам I группы были отнесены события наблюдавшиеся, по крайней мере, за двое суток до или после прохождения орбиты Земли высокоскоростными потоками СВ или УВ —к ней относятся первые 7 из перечисленных событий, во II группу вошли остальные 5 событий, которые произошли в непосредственной близости от крупномасштабных возмущений СВ.

Для предполагаемого обнаружения динамики проведено сравнение спектров флуктуации КЛ в четырех интервалах времени: за сутки до и после вспышки солнечных КЛ, за 8 час до вспышки и во время вспышки. Длина реализации данных выбиралась равной 8 час. Каждая реализация данных подвергалась спектральному анализу с целью поиска выделенных периодов в интервале 30 < Т < 960 мин.

При сравнении спектров флуктуаций КЛ до и после вспышек солнечных КЛ с Ер > 1 ГэВ была обнаружена следующая характерная особенность: примерно за сутки до наблюдения на Земле релятивистских солнечных К Л в спектрах флуктуаций К Л наблюдаются выделенные колебания с периодами 30-40, 60-90 и реже 120-160 мин превышающие 80% доверительный интер!.ал. Спустя сутки после вспышки солнечных КЛ для всех исследуемых событий, безотносительно к их распределению по указанным выше группам, спектр становится более или менее равновесным в диапазоне периодов 30 < Т < 240 мин.

Т.к. для событий вспышек солнечных КЛ, относящимся к различным группам, не было получено сколько-нибудь существенно разнящихся результатов, в дальнейшем, в свете ранее известной динамики спектров флуктуаций КЛ перед эффектами Форбуша, был изменен ин-

тервал частот, в котором научались флуктуации КЛ, и значительно расширены рассматриваемые интервалы времени. Интервал частот составил ДV = 1.67 • 10~4 -Ь 1.67 • 10~3 Гц (соответствующий периодам 100 > Т > 10 мин), а временные интервалы включали ~ 1 -г 1.5 недели до вспышек.

Из результатов расчетов следует, что за. несколько суток до вспышек в спектрах флуктуации КЛ появляются высокочастотные пики (10 < Т < 30 мин), превышающие 95% доверительный уровень независимо от принадлежности события к той или иной группе.

Дальнейшее изучение флуктуационных явлений в КЛ показывает, . что ответственными за флуктуации КЛ перед вспышками солнечных КЛ с Ер > 1 ГэВ являются быстрые магяитозвуковые волны, которые могут герерироваться потоками КЛ солнечного происхождения с Ер ~ 1 МэВ от малых солнечных протонных вспышек.

Таким образом, перед вспышками солнечных КЛ с энергией Ер > 1 ГэВ, произошедших как в относительно спокойные, так и в возмущенные периоды времени, наблюдается динамика спектров флуктуаций К Л, заключающаяся в появлении статистически значимых выделенных колебаний с периодами от 120-160 до 10 мин, являющаяся отражением процессов предвспышечной неустойчивости на Солнце и в межпланетной среде.

В п.3.3 изучаются флуктуации интенсивности КЛ и ММП наблюдаемые в области взаимодействия радиоскоростных потоков СВ. Из имеющихся в наличии данных были отобраны 6 событий прохождения орбиты Земли высокоскоростными потоками СВ, во время которых наблюдались фор буш-понижения с амплитудой 61/1 < 2%: 5 июля-7 июля 1983г., 8 июля-9 июля 1983г., 29 августд-30 августа 1983г., 7 сентября-9 сентября 1983г., 24 сентября-26 сентября 1983г. и 28 октября- 29 октября 1983г.. В эти времена отмечались пересечения

13

Землей секторных границ ММП,

Для рассматриваемых периодов времени в области взаимодействия разноскоростных потоков СВ, на фазе роста скорости II наблюдаются сжатия поля и вещества, усиление/Величины и флуктуаций концентрации п и модуля ММП В, кроме того, в межпланетном пространстве отмечаются значительные потоки надтепловых частиц. Поэтому можно ожидать, что эти факторы приведут к раскачке быстрых магнитозву-ковых волн в окрестности орбиты Земли, что в свою очередь приведет к возникновению флуктуаций КЛ высоких энергий.

Во всех случаях в спектрах флуктуаций КЛ и ММП (в рассматриваемой области частот Аи = 10_4-т-1.67-10_3 Гц) наблюдалось удовлетворительное совпадение местоположения выделенных пиков. При этом отмечалось возрастание функции когерентности флуктуаций модуля ММП В и концентрации плазмы СВ п, характерное для быстрых маг-нитозвуковых волн. Параметры поляризации не противоречат данной идентификации турбулентности.

Сопоставление результатов теории (на основе выражения (2)) и эксперимента, для каждого рассматриваемого интервала времени, с учетом статистических неопределенностей показывает хорошее согласие.

Оценки характерных пространственных масштабов турбулентности в области взаимодействия по порядку величины согласуются с оценками других авторов.

В результате проведенного анализа сделано заключение, что флуктуации КЛ высоких энергий, наблюдаемые в области взаимодействия разно скоростных потоков СВ, обусловлены модулирующем воздействием на поток КЛ быстрых м&гнитозвуковых волн с характерными пространственными масштабами ~ 101о-Н0п см, существующих в данное время в данной области пространства вблизи границ секторной струк-

14

туры ММП.

Таким образом, на основании проведенного в главе 3 исследования данных измерений и сравнения их с Теорией делается вывод, что флуктуации КЛ высоких энергий, наблюдаемые во время различного рода крупномасштабных возмущений СВ (прохождений орбиты Земли вспышечными УВ, высокоскоростными потоками, вспышек солнечных КЛ с Ер > 1 ГэВ), обязаны своим происхождением быстрой магнито-звуковой турбулентности, развитой в это время в межпланетной среде в окрестности орбиты Земли.

В главе 4 изучается поведение уровня спектра флуктуаций интенсивности КЛ в цикле солнечной активности.

Одним из основных факторов, определяющих интенсивность КЛ в межпланетном пространстве, является уровень воамущенности СВ. Частота крупномасштабных возмущений (УВ, вспышки солнечных КЛ и т.д.) в СВ закономерно меняется в цикле солнечной активности. Можно предположить, что уровень мелкомасштабной возмущенности, или турбулентности, также испытывает квазипериодические изменения с циклом солнечной активности. В этом случае, согласно полученным в главе 3 результатам, должны наблюдаться соответствующие изменения мощности флуктуаций КЛ высоких энергий.

Рассматриваемый период времени (1 января 1980—31 декабря 1990 гг.) определяется наличием 5-минутных, исправленных на барометри- ■ ческий эффект, данных регистрации интенсивности К Л нейтронным монитором 12^М-64 на высокоширотной станции Б.Тикси. При введении в данные поправки на давление учитывалось, что барометрические коэффициенты также испытывают соответствующие изменения в цикле солнечной активности.

Для поучения поведения во времени уровня флуктуаций КЛ вычислялось значение средней мощности спектров флуктуаций КЛ в

15

рассматриваемом диапазоне частот (Аг/ = 1.67 • 10~4 4- 1.67 • 1СГ3 Гц) за 1 мес.

Для установления наличие связи между уровнем флуктуации КЛ и циклом солнечной активности, к анализу в качестве индекса последнего привлекались среднемесячные данные о числах Вольфа (РУ) за рассматриваемый период времени 1980-1990 гг. Результаты расчетов показывают, что существует тесная связь между О и IV. Коэффициент корреляции р -- 0.60 на уровне значимости а < 0.05%, подтверждает наличие связи. Расчитаиная функция взаимной корреляции имеет выраженный максимум при сдвиге г = —10 мес., соответствующий коэффициент взаимной корреляции р = 0.78 (а < 0.05%). '

Анализ наблюдательных данных показывает, что максимальное число вспышек солнечных КЛ приходится на периоды роста н спада 21-го цикла солнечной активности (1976-1987 гг.), а также на период роста и максимума 22-го цикла (1987-1989 гг.). В эти же периоды отмечаются повышенные частота и глубина эффектов Фор буша, что указывает на увеличение числа и амплитуды межпланетных УВ.

В связи с этим представляется, что наиболее обоснованное объяснение полученных в данной главе результатов состоит в следующем. Флуктуации КЛ, которые можно надежно выделить из данных регистрации нейтронного монитора, формируются, главным образом, под воздействием на КЛ магнптозвуковых волн. Достаточно интенсивная магнитоовуковая турбулет ность, в свою очередь, генерируется в околоземном космическом пространстве либо на фоне крупномасштабных возмещений (в основном УВ), либо потоками солнечных КЛ. Поскольку частота как крупномасштабных возмущений СВ, так и солнечных вспышек коррелирует с уровнем солнечной активности, становится вполне понятным наличие корреляции между солнечной активностью и уровнем флуктуаций КЛ.

Таким образом, проведенный в данной главе анализ показал наличие значимой статистической связи амплитуды флуктуации КЛ с уровнем солнечной активности, -что предположительно объясняется соответствующей эволюцией магнитозвуковой турбулентности в 11-летнем цикле солнечной активности.

В заключении приведены основные результаты полученные в настоящей работе, обобщая которые можно заключить, что проведенные в диссертации исследования флуктуации, интенсивности КЛ, регистрируемых на Земле с помощью нейтронных мониторов покапали, что они обусловлены динамическими процессами протекающими в СВ: флуктуации КЛ формируются, в основном, под-воздействием на КЛ быстрой магнитозвуковой турбулентности, которая, в свою очередь, генерируется в околоземном космическом пространстве на, фоне различного рода крупномасштабных возмущений С'В потоками надтепло-вых частиц с энергиями Ер ~ 10 ко В -МО МэВ. При этом флуктуации интенсивности КЛ отражают пространственные масштабы магнитозвуковой турбулентности СВ (Ю10 1012 см) и их амплитуда зависит от ее уровня.

Поскольку наблюдаемые флуктуации КЛ высоких энергий оказываются тесно связанными с потоками надтепловых частиц с энергией Ер > 10 кэВ, регистрируемыми в околоземном космическом пространстве в то же врегля, то данное обстоятельство дает основания полагать, что обработка данных нейтронных мониторов методами спектрального анализа в режиме реального времени позволит в дальнейшем разработать методы наземной диагностики радиационной обстановки в ближнем космосе.

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Стародубцев С.А., Филиппов А.Т., Чирков Н.П. Пульсации космических лучей перед солнечными протонными вспышками по данным наземных наблюдений // Астрон. ж. 1982. Т.59, Вып.6. С. 1229-1230.

2. Стародубцев С.А. Динамика спектров флуктуации космических лучей перед солнечными протонными вспышками и форбуш понижениями // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т.25, N 6. С.997-1000.

3." Стародубцев С. А., Филиппов А.Т. О спектре флуктуаций интенсивности космических лучей и ММП во время солнечной вспышки 28 января 19G7r//Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т.26, N 5. С.827-830.

4. Бережко Е.Г., Стародубцев С. А. Природа динамики флуктуаций космических лучей // Изв.АН СССР. Сер.физ. 1988. Т.52, N 12. C.23(il-23(>3.

5. Транский И.А., Стародубцев С.А. Поляризационные параметры крупномасштабной турбулентности солнечного ветра и флуктуации интенсивности космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т.31, N 1. С.27-33.

6. Бережко Е.Г., Бревнова И.А., Стародубцев С. А. Спектр флуктуаций интенсивности космических лучей в цикле солнечной активности // Письма в Астрон.ж. 1993. Т.19, N8. С.749-752.