Аномальные квазирекуррентные вариации космических лучей в сентябре 2014 – феврале 2015 г.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована аномалия поведения галактических космических лучей в сентябре 2014 г. — феврале 2015 г., проявившаяся в значительной модуляции их потока с периодом, близким к периоду вращения Солнца. Проанализировано состояние солнечного магнитного поля, изменение параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля в указанный период. Обсуждаются причины возникновения долготной асимметрии в распределении галактических космических лучей во внутренней гелиосфере. Установлено, что исследуемый период делится на две части с различными физическими условиями на Солнце. Получены выводы об определяющем совместном влиянии спорадических и рекуррентных событий: многократно возобновляемых “магнитных ловушек”, созданных последовательными корональными выбросами масс из одной долготной зоны, и аномально расширившимися полярными корональными дырами с усиленным магнитным полем.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. С. Шлык

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: nshlyk@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

А. В. Белов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: nshlyk@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

В. Н. Обридко

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: nshlyk@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

М. А. Абунина

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: nshlyk@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

А. А. Абунин

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: nshlyk@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Алания М.В., Шаташвили Л.X. Квазипериодические вариации космических лучей. Тбилиси: Мецниереба, 1974. 136 с.
  2. Базилевская Г.А., Охлопков В.П., Чарахчьян Т.Н. Исследования 27-дневных вариаций космических лучей и их связи с неравномерным распределением активных областей на Солнце // Труды ФИАН. 1976. Т. 88. С. 94—113.
  3. Безродных И.П., Морозова Е.И., Петрукович А.А., Кожухов М.А Динамика солнечной и геомагнитной активности. III. Солнечная и геомагнитная активность в 24 цикле. Реконструкция динамики солнечной и геомагнитной активности // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2019. Т. 172. № 5. С. 10—24.
  4. Белов А.В. Вспышки, выбросы, протонные события // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57. № 6. С. 783—793. https://doi.org/10.7868/S0016794017060025
  5. Белов А.В., Ерошенко Е.А., Янке В.Г., Оленева В.А., Абунина М.А., Абунин А.А. Метод глобальной съемки для мировой сети нейтронных мониторов // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58. № 3. С. 374—389. https://doi.org/10.7868/S0016794018030082
  6. Белов А.В., Белова Е.А., Шлык Н.С., Абунина М.А., Абунин А.А. Геоэффективность спорадических явлений в 24 солнечном цикле // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63. № 4. С. 534—544. https://doi.org/10.31857/S0016794023600291
  7. Дорман Л.И. Вариации космических лучей и исследование космоса. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 1028 с.
  8. Дорман Л.И., Фейнберг Е.Л. Вариации космических лучей // Успехи физических наук. 1956. Т. 59. № 2. С. 189—228. https://doi.org/10.3367/UFNr.0059.195606a.0189
  9. Ишков В.Н. Итоги и уроки 24 цикла — первого цикла второй эпохи пониженной солнечной активности // Астрон. журн. 2022. Т. 99. № 1. С. 54—69. https://doi.org/10.31857/S0004629922020050
  10. Обридко В.Н., Шельтинг Б.Д., Харшиладзе А.Ф. Расчеты межпланетного магнитного поля по данным о его величине в фотосфере солнца // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 3. С. 310—319.
  11. Пишкало Н.И., Лейко У.М. Динамика околополярного магнитного поля Солнца в максимуме 24-го цикла // Кинематика и физика небесных тел. 2016. Т. 32. № 2. С. 37—47.
  12. Сдобнов В.Е., Кравцова М.В., Олемской С.В. Модуляционное влияние коротирующей магнитной ловушки на 27-дневные вариации космических лучей в ноябре — декабре 2014 г. // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 1. С. 13—16. https://doi.org/10.12737/szf-51201902
  13. Шлык Н.С., Белов А.В., Абунина М.А., Ерошенко Е.А., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Влияние взаимодействующих возмущений солнечного ветра на вариации галактических космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 6. С. 694—703. https://doi.org/10.31857/S0016794021060134
  14. Altukhov A.M., Okhlopkov V.P., Charakhchyan T.N., Bazilevskaia G.A. The relationship between high speed solar wind streams and 27-day cosmic ray variation / Proc. 15th ICRC. Plovdiv, Bulgaria, August 13—26, 1977. V. 3. P. 247—251.
  15. Belov A.V. Forbush effects and their connection with solar, interplanetary and geomagnetic phenomena // Universal Heliophysical Processes: proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium. 2008. V. 4. Symp. S257. P. 439—450. https://doi.org/10.1017/S1743921309029676
  16. Belov A.V., Shlyk N.S., Abunina M.A., Belova E.A., Abunin A.A., Papaioannou A. Solar energetic particle events and Forbush decreases driven by the same solar sources // Universe. 2022. V. 8. № 8. ID403. https://doi.org/10.3390/universe8080403
  17. Broxon J.W. Recurrence phenomena in cosmic-ray intensity // Phys. Rev. 1941. V. 59. № 10. P. 773—776. https://doi.org/10.1103/PhysRev.59.773
  18. Chen H., Zhang J., Ma S., Yang S., Li L., Huang X., Xiao J. Confined flares in solar active region 12192 from 2014 October 18 to 29 // Astrophys. J. Lett. 2015. V. 808. № 1. ID L24. https://doi.org/10.1088/2041-8205/808/1/L24
  19. Gil A., Mursula K. Exceptionally strong variation of galactic cosmic ray intensity at solar rotation period after the maximum of solar cycle 24 // Proc. 34th ICRC, Hague, Netherlands, July 30 – August 6, 2015. V. 236. ID149. https://doi.org/10.22323/1.236.0149
  20. Gil A., Alania M.V. Energy spectrum of the recurrent variation of galactic cosmic rays during the solar minimum of cycles 23/24 // Solar Phys. 2016. V. 291. № 6. P. 1877—1886. https://doi.org/10.1007/s11207-016-0924-z
  21. Dumbović M., Heber B., Vršnak B., Temmer M., Kirin A. An analytical diffusion–expansion model for Forbush decreases caused by flux ropes // Astrophys. J. V. 860. № 1. ID71. 2018. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aac2de
  22. Hassler D.M., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R.F., et al. Mars’ surface radiation environment measured with the Mars Science Laboratory’s Curiosity rover // Science. V. 343. № 6169. ID1244797. 2014. https://doi.org/10.1126/science.1244797
  23. Karna N., Hess Webber S.A., Pesnell W.D. Using polar coronal hole area measurements to determine the solar polar magnetic field reversal in solar cycle 24 // Solar Phys. V. 289. № 9. P. 3381—3390. 2014. https://doi.org/10.1007/s11207-014-0541-7
  24. Korsos M.B., Ruderman M.S., Erdelyi R. An application of the weighted horizontal magnetic gradient to solar compact and eruptive events // Adv. Space Res. V. 61. № 2. P. 595—602. 2018. https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.05.023
  25. Laster H., Lenchek A.M., Singer S.F. Forbush decreases produced by diffusive deceleration mechanism in interplanetary space // J. Geophys. Res. V. 67. № 7. P. 2639—2643. 1962. https://doi.org/10.1029/JZ067i007p02639
  26. Munakata K., Yasue S., Kato C., Kota J., Tokumaru M., Kojima M., Darwish A.A., Kuwabara T., Bieber J.W. On the cross-field diffusion of galactic cosmic rays into an ICME // Advances in Geosciences. V. 2. Solar Terrestrial. Ed. Marc Duldig. Singapore: World Scientific Publishing Co, 2006. P. 115—124. https://doi.org/10.1142/9789812707185_0009
  27. Modzelewska R., Alania M.V. The 27-day cosmic ray intensity variations during solar minimum 23/24 // Solar Phys. V. 286. № 2. P. 593—607. 2013. https://doi.org/10.1007/s11207-013-0261-4
  28. Monk A.T., Compton A.H. Recurrence phenomena in cosmic-ray intensity // Rev. Mod. Phys. V. 11. № 3—4. P. 173—179. 1939. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.11.173
  29. Mordvinov A.V., Yazev S.A. Reversals of the Sun’s polar magnetic fields in relation to activity complexes and coronal holes // Solar Phys. V. 289. № 6. P. 1971—1981. 2014. https://doi.org/10.1007/s11207-013-0456-8
  30. Obridko V.N., Pipin V.V., Sokoloff D., Shibalova A.S. Solar large-scale magnetic field and cycle patterns in solar dynamo // Mon. Not. R. Astron. Soc. V. 504. № 4. P. 4990—5000. 2021. https://doi.org/10.1093/mnras/stab1062
  31. Petrie G.J.D., Petrovay K., Schatten K. Solar polar fields and the 22-year activity cycle: observations and models // Space Sci. Rev. V. 186. № 1—4. P. 325—357. 2014. https://doi.org/10.1007/s11214-014-0064-4
  32. Thalmann J.K., Su Y., Temmer M., Veronig A.M. The confined X-class flares of solar active region 2192 // Astrophys. J. Lett. V. 801. № 2. ID L23. 2015. https://doi.org/10.1088/2041-8205/801/2/L23
  33. Sheeley Jr.N.R., Wang Y.-M. The recent rejuvenation of the Sun’s large-scale magnetic field: a clue for understanding past and future sunspot cycles // Astrophys. J. V. 809. № 2. ID113. 2015. https://doi.org/10.1088/0004-637X/809/2/113
  34. Shlyk N.S, Belov A.V., Abunina M.A., Abunin A.A., Oleneva V.A., Yanke V.G. Forbush decreases caused by paired interacting solar wind disturbances // Mon. Not. R. Astron. Soc. V. 511. № 4. P. 5897—5908. 2022. https://doi.org/10.1093/mnras/stac478
  35. Sun X., Hoeksema J.T., Liu Ya., Zhao Ju. On polar magnetic field reversal and surface flux transport during solar cycle 24 // Astrophys. J. V. 798. № 2. ID114. 2015. https://doi.org/10.1088/0004-637X/798/2/114
  36. Svalgaard L., Kamide Y. Asymmetric solar polar field reversals // Astrophys. J. V. 763. № 1. ID23. 2013. https://doi.org/10.1088/0004-637X/763/1/23
  37. Vallarta M.S., Godart O. A theory of world-wide periodic variations of the intensity of cosmic radiation // Rev. Mod. Phys. V. 11. № 3—4. P. 180—189. 1939. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.11.180

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Вариации ГКЛ (жесткостью 10 ГВ) за 2012—2017 гг. по данным сети нейтронных мониторов со скользящим 27-дневным усреднением. Исследуемый период выделен прямоугольником.

Скачать (106KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вариации поглощенной дозы ГКЛ по данным детектора RAD на Марсе и вариации КЛ по данным сети наземных станций НМ за период март 2014 г. — июль 2015 г.

Скачать (92KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Величина полярного поля за период с 14 ноября 2011 г. по 7 декабря 2016 года по данным обсерватории WSO. N — магнитное поле в Северном полушарии, S — в Южном, Avg — среднее значение (по модулю), Avgf — среднее значение с применением фильтра низких частот (http://wso.stanford.edu/Polar.html).

Скачать (135KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Величина магнитного диполя на Солнце в 2011—2018 гг. Серая кривая — экваториальный диполь, черная — осевой диполь.

Скачать (73KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вариации плотности КЛ с жесткостью 10 ГВ (верхняя панель, правая шкала, среднесуточные значения) и величины магнитного поля (нижняя панель, левая шкала): темно-серая кривая — поле на поверхности источника (Br) в той точке, в которой солнечный ветер направлен к Земле, светло-серая — радиальная компонента ММП (Bx), черная — модуль ММП (B).

Скачать (77KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Слева направо: магнитное поле на уровне фотосферы, поле на поверхности источника, поле квадруполя на фотосфере. Здесь и далее на рисунках темно-серые изолинии — направление магнитных линий от Солнца, светло-серые — к Солнцу, черной кривой обозначена нейтральная линия.

Скачать (228KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Интегральные снимки Солнца от 9 сентября 2014 г. (слева) и 7 ноября 2014 г. (справа), адаптировано по данным сайта: https://www.solen.info/solar/

Скачать (142KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Синоптические карты магнитного поля на поверхности фотосферы (вверху) и на поверхности источника (внизу), центрированные на 9 ноября 2014 г. По горизонтальной оси отложены гелиографические долготы, по вертикальной — широты (в градусах). Кружками показаны основания открытых силовых линий.

Скачать (188KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Магнитное поле на сфере на поверхности источника (слева) и поле диполя (справа, гармоника с L =1).

Скачать (89KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Распределение полярности ММП по 27-дневным периодам (по Бартельсу) за 2014—2015 гг. На верхней шкале — дни оборота Бартельса. Прямоугольником выделен обсуждаемый период.

Скачать (237KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Вариации скорости СВ и индукции ММП у Земли (скользящее 27-дневное усреднение) в 2014—2015 гг.

Скачать (65KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Связь величины модуляции потока КЛ (A0,%) от знака экваториальной составляющей ММП (Bx, нТл) для периода сентябрь 2014 г. — февраль 2015 г.

Скачать (88KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Скриншот модели распространения нескольких КВМ (по данным http://helioweather.net) в начале сентября 2014 г. Белой линией показано положение гелиосферного токового слоя, черными линиями — границы КВМ.

Скачать (92KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».