Гелиосферная модуляция космических лучей: модель и наблюдения

Гелиосферная модуляция космических лучей: модель и наблюдения

Автор: Герасимова С.К., Гололобов П.Ю., Григорьев В.Г., Кривошапкин П.А., Крымский Г.Ф., Стародубцев С.А.

Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika

Статья в выпуске: 1 т.3, 2017 года.

Бесплатный доступ

Излагается разработанная в ИКФИА СО РАН базовая модель модуляции космических лучей в гелиосфере. Модель имеет только один свободный параметр модуляции - отношение регулярного магнитного поля к турбулентному - и может применяться для описания вариаций интенсивности космических лучей в широкой области энергий от 100 МэВ до 100 ГэВ. Рассмотрены возможные механизмы генерации турбулентного поля. Первоначальное предположение об электрической ней-тральности гелиосферы оказалось неверным, а требуемый для согласования модели с наблюдениями нулевой потенциал в плоскости солнечного экватора может быть обеспечен, если лобовая точка обтекаемой межзвездным газом гелиосферы лежит вблизи указанной плоскости. Установлено, что аномальное возрастание интенсивности космических лучей в конце 23-го цикла солнечной активности связано с остаточной модуляцией, производимой дозвуковым солнечным ветром за фронтом стоячей ударной волны. Модель применяется для описания особенностей поведения интенсивности космических лучей в нескольких циклах солнечной активности.

Еще

Космические лучи, гелиосфера, модуляция, солнечная активность, сosmic rays

Короткий адрес: https://sciup.org/142103633

IDR: 142103633   |   DOI: 10.12737/23548

Список литературы Гелиосферная модуляция космических лучей: модель и наблюдения

  • Белов. А.В., Гущина Р.Т., Обридко В.Н., Шелтинг Б.Д., Янке В.Г. Связь долговременной модуляции космических лучей с характеристиками глобального магнитного поля Солнца//Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 6. С. 727-735.
  • Белов А.В., Гущина Р.Т., Обридко В.Н., Шелтинг Б.Д., Янке В.Г. Моделирование модуляции космических лучей в 21-23 циклах солнечной активности//Изв. РАН. Серия физ. 2007. Т. 71, № 7. С. 1006-1008.
  • Герасимова С.К., Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Гололобов П.Ю., Стародубцев С.А. Модификация базовой модели гелиосферной модуляции космических лучей//Изв. РАН. Серия физ. 2008. Т. 79, № 5. С. 667-669 DOI: 10.7868/S0367676515050221
  • Гущина Р.Т., Белов А.В., Обридко В.Н., Шелтинг Б.Д. Проявления циклических вариаций магнитного поля Солнца в долговременной модуляции//Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, № 5. С. 571-577.
  • Гущина Р.Т., Белов А.В., Ерошенка Е.А., Обридко В.Н., Паорис Е., Шелтинг Б.Д. Модуляция космических лучей на фазе роста солнечной активности 24-го цикла//Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 4. С. 470-476 DOI: 10.7868/S0016794014040063
  • Крайнев М.Б., Калинин М.С. Аргументы в пользу влияния внешнего электрического поля гелиосферы на галактические космические лучи//Изв. РАН. серия физ. 2003. Т. 67, №10. С. 1439-1442.
  • Крымский Г.Ф. Диффузионный механизм суточной вариации галактических космических лучей//Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4, № 6. С. 977-986.
  • Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А. Космические лучи в прошлом//Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 3. С. 321-324.
  • Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Мамрукова В.П., Герасимова С.К. Гелиосферная модуляция космических лучей высоких энергий. I. Базовая модель модуляции космических лучей с циклом солнечной активности//ЖЭТФ. 2007. Т. 131, № 2. С. 214-221.
  • Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Мамрукова В.П., Герасимова С.К. Поршневая ударная волна и эффект Форбуша//Письма в Астрономический журнал. 2009. Т. 35, № 10. С. 772-776.
  • Крымский Г.Ф., Гололобов П.Ю., Кривошапкин П.А., Герасимова С.К., Григорьев В.Г., Стародубцев С.А. Вариации интенсивности космических лучей в 11-летнем цикле солнечной активности: эксперимент и теория//Письма в ЖЭТФ. 2013. Т. 98, № 12. С. 867-870. DOI: 10.7868/S0370274X13240016.
  • Курт В.Г., Миронова Е.Н. Методы исследования локальной межзвездной среды//УФН. 2013. Т. 183, № 9. С. 963-672 DOI: 10.3367/UFNr.0183.201309e.0963
  • Belov A.V., Shelting B.D., Gushina R.T., Obridko V.N., Kharshiladze A.F., Yanke V.G. Global magnetic field of the Sun and long-term vatiations of galactic cosmic rays//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2001. V. 63. P. 1923-1929 DOI: 10.1016/S1364-6826(01)00073-6
  • Belov A.V., Gushina R.T., Obridko V.N., Shelting B.D., Yanke V.G. The relation of the global magnetic solar field indices and the solar wind characteristics with the long-term variations of galactic cosmic rays//Proceeding of the 29th ICRC. Pune. 2005. V. 2. P. 235-238.
  • Bisoi S.K., Janardhan P., Ingale M., Subramanian P., Ananthakrishnan S., Tokumaru M., Fujiki K. A study of density modulation index in the inner helioshperic solar wind during solar cycle 23//Astrophys. J. 2014. V. 795, P. 69-76 DOI: 10.1088/0004-637X/795/1/69
  • Bravo S., Stewart G. The inclination of the heliomagnetic equator and the presence of an inclined relic field in the Sun//Astrophys. J. 1995. V. 446. P. 431-434. DOI 10.1086/175801.
  • Charakhch’yan A.N., Stozhkov Y.I., Svirzhevsky N.S., Charakhch’yan T.N. Anomalous effect in the 11-year galactic cosmic ray modulation//Proceeding of the 13th ICRC. Denver. 1973. V. 2. P. 1159-1164.
  • Ferreira S.E.S., Potgieter M.S. Long-term cosmic-ray modulation in the heliosphere//Astrophys. J. 2004. V. 603. P. 744-752 DOI: 10.1086/381649
  • Gerasimova S.K., Gololobov P.Yu., Grigoryev V.G., Krivoshapkin P.A., Krymsky G.F., Starodubtsev S.A. Heliospheric modulation of cosmic rays in the 23rd solar cycle and in previuos cycles.//Proceeding of the 32nd ICRC. Beijing. 2011. V. 11. P. 180-183.
  • Hale G.E., Nicholson S.B.: The law of sun-spot polarity//Astrophys. J. 1925. V. 62. P. 270-300.
  • Jokipii J.R., Levy E.H. Electric field effects on galactic cosmic rays at the heliosphere boundary. Proc. 16th Internat. Cosmic Ray Conf. Kyoto. 1979. V. 3, P. 52-56.
  • Jokipii J.R., Kota J. Galactic and anomalous cosmic rays in the heliosphere//Invited, rapporteur and highlight papers, 25th ICRC. Durban. 1997. V. 8. P. 151-174.
  • Jokipii J.R., Thomas B. Effects of drift on the transport of cosmic rays. IV. Modulation by a wavy interplanetary current sheet//Astrophys. J. 1981. V. 243. P. 1115-1122 DOI: 10.1086/158675
  • Jokipii J.R., Levy E.H., Hubbard W.B. Effects of particle drift on cosmic-ray transport. I. General properties, application to solar modulation//Astrophys. J. 1977. V. 213. P. 861-868 DOI: 10.1086/155218
  • Kota J., Jokipii J.R. Effects of drift on the transport of cosmic rays. VI. A three dimensional model including diffusion//Astrophys. J. 1983. V. 265. P. 573-581 DOI: 10.1086/160701
  • Krajnev M.B. The solar corona expansion geometry and cosmic ray effects. IV. On the cosmic ray energy change due to the electric field. Proc. 16th Internat. Cosmic Ray Conf. Kyoto. 1979. V. 3. P. 236-241.
  • Krainev M.B., Bazilevskaya G.A., Gerasimova S.K., Krivoshapkin P.A., Krymsky G.F., Starodubtsev S.A., Stozhkov Y.I., Svirzhevsky N.S. On the status of the sunspot and magnetic cycles in the galactic cosmic ray intensity//J. Phys.: Conf. Ser. 2013. V. 409. 012016 DOI: 10.1088/1742-6596/409/1/012016
  • Laurenza M., Vecchio A., Storini M., Carbone V. Drift effects on the galactic cosmic ray modulation//Astrophys. J. 2014. V. 781. P. 71-82 DOI: 10.1088/0004-637X/781/2/71
  • Levy E.H. Theory of solar magnetic cycle wave in diurnal-variation of energetic cosmic rays: Physical basis of anisotropy//J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 2082-2088 DOI: 10.1029/JA081i013p02082
  • Lockwood M. Solar change and climate: an update in the light of the current exceptional solar minimum//Proc. R. Soc.: A. 2010, V. 466. P. 303-329. DOI: 10.1098/rspa.2009.0519.
  • Lockwood J.A., Webber W.R. The 11-year solar modulation of cosmic rays as deduced from neutron monitor variations and direct measurements at low energies//J. Geophys. Res. 1967. V. 72. P. 5977-5989 DOI: 10.1029/JZ072i023p05977
  • Manuel R., Ferreira S.E.S., Potgieter M.S.Time-dependent modulation of cosmic rays in the heliosphere//Solar Phys. 2014. V. 289. P. 2207-2231 DOI: 10.1007/s11207-013-0445-y
  • Manuel R., Ferreira S.E.S., Potgieter M.S., Strauss R.D., Engelbrecht N.E. Time-dependent cosmic rays modulation//Adv. Space Res. 2011. V. 47. P. 1529-1537. DOI: 10.1016/j.asr.2010.12.007.
  • Moraal H. Cosmic-ray modulation equations//Space Sci. Rev. 2013. V. 176. P. 299-319 DOI: 10.1007/s11214-011-9819-3
  • Pacini A.A., Usoskin I.G. An unusial pattern of cosmic-ray modulation during solar cycles 23 and 24//Solar Phys. 2015. V. 290. P. 943-950 DOI: 10.1007/s11207-014-0645-0
  • Parker E.N. The passage of energetic charged particles through interplanetary space//Planet. Space Sci. 1965. V. 13. P. 9-49. DOI 10.1016/0032-0633(65)90131-5.
  • Potgieter M.S., Burger R.A., Ferreira S.E.S. Modulation of cosmic rays in the heliosphere from solar minimum to maximum: a theoretical perspective//Space Sci. Rev. 2001. V. 97. P. 295-307 DOI: 10.1023/A:1011837303094
  • Starodubtsev S.A., Grigoryev V.G. Cosmic rays and solar wind turbulence: peculiarities of the 23rd solar cycle//Geomagn. Aeron. 2011. V. 51. P. 1004-1009 DOI: 10.1134/S001679321107022X
  • Stozhkov Y.I., Svirzhevsky N.S., Bazilevskaya G.A., Kvashnin A.N., Makhmutov V.S., Svirzhevskaya A.K. Long-term (50 years) measurements of cosmic ray fluxes in the atmosphere//Adv. Space Res. 2009. V. 44. P. 1124-1137 DOI: 10.1016/j.asr.2008.10.038
  • Thomas S.R., Owens M.J., Lockwood M. The 22-year Hale cycle in cosmic ray flux: evidence for direct heliospheric modulation//Solar Phys. 2014. V. 289. P. 407-421 DOI: 10.1007/s11207-013-0341-5
  • Wibberenz G., Cane H.V., Richardson I.G., von Rosenvinge T.T. The influence of tilt angle and magnetic field variations on cosmic ray modulation//Space Sci. Rev. 2001. V. 97. P. 343-347 DOI: 10.1023/A:1011849605820
  • Zhao L.-L., Qin G., Zhang M., Heber B. Modulation of galactic cosmic rays during the unusual solar minimum between cycles 23 and 24//J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 1493-1506 DOI: 10.1002/2013JA019550
  • http://hecrlab.ysn.ru
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp