АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2008, том 42, № 6, с. 570-576
УДК 523.4
СВОЙСТВА КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ ЭКВАТОРИАЛЬНЫХ ВЫСЫПАНИЙ ПО ДАННЫМ АППАРАТУРЫ АВС-Ф НА БОРТУ ИСЗ КОРОНАС-Ф
© 2008 г. И. В. Архангельская, Д. Б. Аманджолова, А. И. Архангельский, Ю. Д. Котов
Институт астрофизики Московского инженерно-физического института (государственного университета) Поступила в редакцию 10.02.2007 г.
Типичный временной (широтный) профиль скорости счета аппаратуры АВС-Ф в низкоэнергетическом у-диапазоне в отсутствие всплесковых событий имеет один широкий минимум в области геомагнитного экватора (в интервале географической широты -30°.. .+40°), но на некоторых экваториальных участках было обнаружено увеличение скорости счета в интервале географической широты -25°.. .+30° на 15%-30% относительно ее среднего значения, которое было получено при аппроксимации полиномами этих участков - так называемые квазистационарные экваториальные высыпания. Временные (широтные) профили 44% подобных событий характеризуются резким нарастанием скорости счета к югу от геомагнитного экватора и пологим ее спадом к северу; 21% анализируемых событий наоборот, содержат резкое нарастание скорости счета к северу и пологий ее спад к югу от геомагнитного экватора, 4% высыпаний имеют практически симметричные временные (широтные) профили; и 4% зарегистрированных событий представляют собой более значительное нарастание скорости счета (в 1.3-1.8 раза) с максимумом в середине; т.е. по типу временных (широтных) профилей высыпания можно разделить по меньшей мере на четыре группы. Типичная длительность высыпаний 7-10 мин для событий всех типов (протяженность области 20°-35°), однако встречаются и короткие высыпания ~3 мин среди событий I и II типов (их протяженность ~10°). Средний интервал времени, в котором наблюдались высыпания в области размерами 10° по географической долготе и 30° по географической широте примерно 24 ч, максимальный составляет более 8 суток. Большая часть высыпаний расположена практически симметричной относительно геомагнитного экватора полосой шириной около 40°. Квазистационарные экваториальные высыпания могут быть связаны с высыпаниями заряженных частиц в определенных областях магнитосферы Земли, которые космический аппарат периодически пересекал.
PASC: 95.55.-n, 95.85.Nv, 95.85.Pw, 94.30. Va, 94.30.Ny
ВВЕДЕНИЕ
Прибор АВС-Ф (Амплитудно-Временная Спектрометрия Солнца) (Архангельский и др., 1999) представлял собой систему электроники для обработки информации с двух детекторов: РПС-1 (Гляненко и др., 1996) - ППД из СОТе 4.9 мм х 4.9 мм в диапазоне 3-30 кэВ и СОНГ-Д (Кузнецов и др., 1995) - сцинтил-ляционного детектора на основе С81(Т1) 0200 мм, высотой 100 мм, окруженного антисовпадательной защитой из пластика в диапазонах 0.1-11 МэВ (низкоэнергетическом) и 4-94 МэВ (высокоэнергетическом). Аппаратура АВС-Ф была установлена на борту ИСЗ КОРОНАС-Ф (наклонение орбиты ~82.5°, высота ~500 км, период обращения ~90 мин) и предназначена для анализа характеристик потоков жесткого рентгеновского и гамма-излучения солнечных вспышек и гамма-всплесков. Границы энергетических диапазонов для детектора СОНГ приведены по данным первичных полетных калибровок (Котов и др., 2002; Архангельская и др., 2003), наклон калибровочной зависимости и порог регистрации изменялись со временем (не более 2% и 1% в месяц соответственно (Архангельская и др., 2005в)).
Среднее значение скорости счета аппаратуры АВС-Ф в низкоэнергетическом гамма-диапазоне в интервале географической широты -30°... +40° мо-
нотонно убывает по направлению к геомагнитному экватору, и монотонно возрастает по направлению к высоким широтам, т.е. типичный временной профиль скорости счета в отсутствии всплесковых событий имеет один широкий минимум в области геомагнитного экватора (при аппроксимации простейшими полиномами недостаточно второй степени для учета ширины минимума, требуется полином четвертой или пятой степени (Архангельская и др., 2005а)). При обработке данных аппаратуры АВС-Ф в низкоэнергетическом гамма-диапазоне на некоторых экваториальных участках было обнаружено увеличение скорости счета в интервале географической широты -25°.+30° на 15%-30% относительно ее среднего значения, которое было получено при аппроксимации полиномами этих участков -так называемые квазистационарные экваториальные высыпания (Архангельская и др., 20056; Котов и др., 2002) - см. рис.1.
СВОЙСТВА КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ ВЫСЫПАНИИ
Квазистационарные высыпания связаны с пролетом ИСЗ КОРОНАС-Ф некоторых участков орбиты, большей частью в области геомагнитного экватора, на которых повышалась скорость
свойства квазистационарных экваториальных высыпании
571
отсч./с 1100г
1000
900
800
(а)
700'_1_1_1_1_1_1_1_1_1
Время с 17.12.2001 00:38:27 с, ИТ Сеанс № 2110
(б)
1100
1000
900
800
700
0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 Время с 19.11.2001 16:01:01 с, ИТ Сеанс № 1701
Рис. 1. Типичный временной (широтный) профиль на экваториальном участке без высыпания (а) и с высыпанием (б) по данным аппаратуры АВС-Ф в низкоэнергетическом гамма-диапазоне в одинаковых интервалах координат.
Время с 17.11.2001 08:47:16 с, ИТ Сеанс № 1664
1100г (б) 1050 1000 950 900 850 800 750 700
0 120 240 360 480 600 720 840 960108С1200 Время с 18.11.2001 08:26:49 с, ИТСеанс № 1679
Рис. 2. Типичные временные (широтные) профили высыпаний I типа, наблюдавшихся аппаратурой АВС-Ф в низкоэнергетическом гамма-диапазоне в одинаковых интервалах координат и разделенные промежутком времени порядка 24 ч.
счета в низкоэнергетическом гамма-диапазоне. Такие высыпания наблюдались на нескольких витках подряд, проходящих через определенную область. Средний интервал времени, в котором регистрировались квазистационарные экваториальные высыпания в области размерами 10° по географической долготе и 30° по географической широте, составлял примерно 24 часа - см. рис.2, максимальный - более 8 суток - см. рис. 3.
К настоящему моменту подробно изучены временные (широтные) профили более чем 700 высыпаний при обработке части телеметрических сеансов. Большая часть высыпаний (около 44%) имеют временные (широтные) профили с резким нарастанием скорости счета к югу от геомагнитного экватора и пологим ее спадом к северу. Типичные временные (широтные) профили для высыпаний этого типа приведены на рис. 2 и рис. 3. Временные (широтные) профили 21% анализируемых событий, наоборот, содержат резкое нарастание скорости счета к северу и пологий ее спад к югу от геомагнитного экватора (см. рис. 4а), а 4% высыпаний имеют практически симметричные временные (широтные) профили (см. рис. 46). Эти 3 типа высыпаний наблю-
дались вне зависимости от высоты орбиты космического аппарата. Начиная с 2002 года регистрировались высыпания, которые представляли собой более значительное (чем во время событий 1-Ш типов) нарастание скорости счета (в 1.3-1.8 раза) относительно фонового значения с максимумом в середине (см. рис. 4в) - они составляли ~ 4% событий. Кроме того, было зарегистрировано несколько десятков слабо выраженных симметричных событий -см. рис. 4г. Таким образом, по типу временных (широтных) профилей квазистационарные экваториальные высыпания можно разделить по меньшей мере мере на четыре основные группы. Временные (широтные) профили всех зарегистрированных высыпаний гладкие, без присутствия статистически значимой тонкой структуры на временных масштабах более 16 с. Четвертый тип высыпаний и слабо выраженные симметричные высыпания были недавно обнаружены, и исследование их характеристик еще не завершено. Поэтому далее рассматриваются свойства высыпаний только 1-Ш типов.
Типичная длительность высыпаний 7-10 мин для событий всех типов (протяженность области по географической широте 20°-35°), однако встре-
отсч./с
1100 -
1050 -
1000 д
950 -
900 -
850 -
800 -
750 -
700
(а)
Время с 18.11.2001 05:15:38 с, UT Сеанс № 1679
1100 г (б)
1000
900
800
700
0 120 240 360 480 600 720 840 960 10801200 Время с 26.11.2001 15:55:28 с, ИТ Сеанс № 1807
Рис. 3. Типичные временные (широтные) профили высыпаний I типа, наблюдавшихся аппаратурой АВС-Ф в низкоэнергетическом гамма-диапазоне в одинаковых интервалах координат и разделенные промежутком времени более 8 суток.
чаются и короткие высыпания с продолжительностью ~3 мин среди событий I и II типов (их протяженность ~10°) (Архангельская и др., 2007).
Не обнаружена зависимость анализируемых событий от моментов пересечения ИСЗ границы свет/тень (или тень/свет) при движении ИСЗ КОРОНАС-Ф по орбите. Минимальный времен-н0й интервал между ее пересечением и началом регистрации высыпания составил примерно 11 мин, что составляет 1/8 периода обращения космического аппарата; максимальный интервал не выявлен, т.е. высыпания наблюдались и на бестеневых орбитах. В данный момент проводится анализ частоты появления высыпаний на дневных и ночных участках орбиты ИСЗ КОРОНАС-Ф.
Типичные энергетические спектры квазистационарных экваториальных высыпаний приведены на рис. 5. Энергетические спектры высыпаний типов I-III имеют степенной вид I~Ea, где а = 2.1 ± 0.2 для высыпаний I и III типов и а = 1.8 ± 0.2 для высыпаний II типа. Форма спектров позволяет сделать вывод о том, что повышение скорости счета гамма-квантов в низкоэнергетическом гамма-диапазоне аппаратуры АВС-Ф на некоторых экваториальных
отсч./с 1100
1000
900
800
700
1000 950 900 850 800 850 700
Время с 07.09.2001 17:05:07 с, UT Сеанс № 597 (б)
Время с 20.11.2001 17:59:37 с, UT Сеанс № 1716 (в)
900
800
700
600
Время с 12.01.2005 10:02:25 с, UT Сеанс № 19455 1100 г ч (г)
1000 900 800 700 600^
90 60 30
JJxjL
t
г II
и_I_I_L
_i_i 1т-гТТ1т1т1ТДттТгТ|
0 120 240 360 480 600 720 840 96010801200 Время с 23.11.2004 19:16:03 с, ИТСеанс № 18662
Рис. 4. Типичные временные (широтные) профили высыпаний: (а) II типа, (б) Ш типа, (в) IV типа, (г) очень слабо выраженных симметричных высыпаний. На панели (г) верхняя гистограмма - событие без вычета фона, сплошная кривая - аппроксимирующий фоновый полином, нижняя гистограмма - событие после вычета фона.
участках орбиты ИСЗ КОРОНАС-Ф, возможно, свя
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.