научная статья по теме ВОЗМОЖНЫЕ НАЗЕМНЫЕ ВОЗРАСТАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В 2012 Г Физика

Текст научной статьи на тему «ВОЗМОЖНЫЕ НАЗЕМНЫЕ ВОЗРАСТАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В 2012 Г»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 5, с. 615-619

УДК 551.509.336

ВОЗМОЖНЫЕ НАЗЕМНЫЕ ВОЗРАСТАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В 2012 г.

© 2015 г. А. В. Белов1, Е. А. Ерошенко1, О. H. Крякунова2, Н. Ф. Николаевский2, А. М. Малимбаев2, И. Л. Цепакина2, В. Г. Янке1

E-mail: krolganik@yandex.ru

Считается, что до настоящего момента в 24 цикле солнечной активности зарегистрировано два наземных возрастания солнечных космических лучей (GLEs): 17 мая 2012 г. и 6 января 2014 г. И в количестве, и в мощности GLEs текущий цикл уступает предшествующим. Солнечных протонных событий, зарегистрированных на спутниках, было значительно больше — около 30. Мы проанализировали поведение интенсивности космических лучей на мировой сети станций нейтронных мониторов в тех событиях 2012 г., когда наблюдался значительный рост интегральных потоков протонов с энергией >100 МэВ, а именно в событиях 27 января, 7 марта и 13 марта 2012 г. Все эти события можно считать кандидатами в наземные возрастания солнечных космических лучей. По-видимому, в 24-м солнечном цикле уже наблюдалось больше GLEs, чем широко признано.

DOI: 10.7868/S0367676515050154

ВВЕДЕНИЕ

Протонные события (возрастания потока ускоренных заряженных частиц — протонов и ядер — в атмосфере Земли и околосолнечном космическом пространстве) — это одно из важнейших и опаснейших явлений космической погоды, которое нуждается в тщательном изучении. Особое внимание уделяется наземным возрастаниям солнечных космических лучей (GLE), так как это самые большие из протонных возрастаний. GLE — одно из наиболее ярких проявлений спорадической солнечной активности, они всегда появляются в комплексе с другими спорадическими явлениями. Для изучения протонных возрастаний полезно объединять данные спутников GOES, в которых накоплена единообразная и полная информация о рентгеновских вспышках и потоках протонов в различных энергетических диапазонах, с данными мировой сети нейтронных мониторов. Чаще всего внимание ученых приковано к исследованию больших событий [1—6]. События с малой величиной возрастания интенсивности космических лучей могут остаться без внимания, хотя их изучение может внести свой вклад в понимание этого сложного класса явлений.

Цель данной работы — анализ поведения интенсивности космических лучей на мировой сети станций нейтронных мониторов в тех событиях 2012 г., когда наблюдался значительный рост инте-

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН), Москва, Троицк.

2 Дочернее товарищество с ограниченной ответственностью "Институт ионосферы", Алматы.

гральных потоков протонов с энергией >100 МэВ. Таких событий в 2012 г. было найдено три: 27 января, 7 марта и 13 марта 2012 г.

СОБЫТИЕ 27 ЯНВАРЯ 2012 г.

Первое большое протонное событие в 2012 г. началось 23 января после вспышки класса М8.7 из активной области А011402 (N27W21), расположенной на западном краю солнечного диска. Поток частиц с энергиями >100 МэВ составил 2.3 pfu. 24 января поток частиц с энергиями >10 МэВ достиг 3400 pfu, 25 января — 6300 pfu. 26 января протонное возрастание продолжалось на уровне радиационной бури 1 класса. Не успело это протонное возрастание закончиться, как 27 января, после первой в 2012 г. вспышки высшего класса (Х1.7), началось большое протонное возрастание для частиц с энергиями >100 МэВ (11.9 pfu), поток частиц с энергиями >10 МэВ достиг 800 pfu. Для частиц с энергиями >100 МэВ, событие закончилось на следующий день — 28 января 2012 г., а в 10 МэВ-ных частицах событие оказалось достаточно продолжительным и закончилось 1 февраля 2012 г.

На рис. 1а приведены вариации интенсивности космических лучей на нейтронных мониторах станций Южный полюс В (SOPB), Южный полюс (SOPO) и Мирный (MRNY) с 30-минутным разрешением совместно с 5-минутными данные протонов с энергиями >10 МэВ, >50 МэВ, >100 МэВ по данным спутника GOES 13. Видно, что возрастание интенсивности космических лучей, зарегистрированное этими наземными станциями, началось практически одновременно с возрастаниями

23 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 00

03.03.2012 г. Часы, UT

Рис. 1. Вариации интенсивности космических лучей на нейтронных мониторах: а — событие 27 января 2012 г. на станциях 1 — Южный полюс В (SOPB), 2 — Южный полюс (SOPO) и 3 — Мирный (MRNY) с 30-минутным разрешением и 5-минутные данные протонов с энергиями >10 МэВ, >50 МэВ, >100 МэВ по данным спутника GOES; б — событие 3 марта 2012 г. на станциях 1 — Тикси (TXBY), 2 — Южный полюс В (SOPB), 3 — Инувик (INVK), 4 — Форс Смит (FSMT) и 5 — Туле (THUL) с 30-минутным разрешением и 5-минутные данные протонов с энергиями >10 МэВ, >50 МэВ, >100 МэВ по данным спутника GOES.

частиц, зарегистрированных спутником GOES 13, и имеет классическую форму события GLE с резким возрастанием интенсивности и плавным понижением.

На других высокоширотных нейтронных мониторах (станции Туле ТНиЬ, Мак-Мёрде МСМи, Терре Адели ТЕЯЛ) тоже наблюдалось небольшое возрастание. Мы считаем, то это событие можно

считать небольшим GLE, однако оно заслуживает дальнейшего изучения и моделирования.

СОБЫТИЕ 7 МАРТА 2012 г.

Следующий мощный всплеск солнечной активности начался в марте, когда на видимой стороне диска появилась активная область 11429, имевшая сложную магнитную конфигурацию. С первых часов ее появления наблюдались вспышки М-класса. В период со 2 по 8 марта 2012 г. область произвела 38 солнечных вспышек и 3 крупных выброса вещества. Из них 25 вспышек класса С, 11 вспышек класса М и 2 вспышки высшего класса Х. Пик вспышечной активности области пришелся на 7 марта 2012 г. В этот день произошло две вспышки класса Х: первая Х5.4 в активной области АО 11429 (N17E27) началась в 00:00 UT и закончилась в 03:49 UT. Вторая (Х1.5) в АО 11430 (N22E12) началась в 01:05 и закончилась в 01:30. Обе активные области АО были расположены в северо-восточной части солнечного диска и имели очень сложную конфигурацию а-Р-у.

В результате повышенной солнечной активности, с 4 на 5 марта 2012 г. на геостационарной орбите началось небольшое протонное событие для потока частиц с энергиями >10 МэВ (4 pfu). 7 марта 2012 г. к нему добавилось новое мощное протонное событие, вызванное солнечными вспышками класса Х из АО 11429 и АО11430. Потоки протонов c энергиями >10 МэВ достигли амплитуды 6000 pfu, с энергиями >100 МэВ — 70 pfu. Для протонов с энергиями >100 МэВ событие закончилось 11 марта 2012 г., для протонов с энергиями >10 МэВ продолжалось и позже, постепенно ослабевая.

На рис. 1б приведены вариации интенсивности космических лучей на нейтронных мониторах станций Тикси (TXBY), Форт Смит (FSMT), Южный полюс В (SOPB), Южный полюс (SOPO), Туле (THUL) и Инувик (INVK) с 30-минутным разрешением совместно с 5-минутными данными протонов с энергиями >10 МэВ, >50 МэВ, >100 МэВ по данным спутника GOES-13. Видно небольшое возрастание интенсивности космических лучей, зарегистрированное этими наземными станциями, которое совпадает со вторым возрастанием частиц, зарегистрированным спутником GOES-13.

Для исследования этого события необходимо проанализировать ситуацию в околоземном космическом пространстве. Время прихода фронта ударной волны SSC в 4.21 UT совпадает с началом повышения космических лучей на станциях SOPO и SOPB. Возможно, что только частицы малых энергий, зарегистрированные на станции SOPO и SOPB, были доускорены на фронте этой ударной волны [7], так как повышение частиц на нейтронных мониторах станций Тикси (TXBY), Форт Смит (FSMT), Туле (THUL) и Инувик (INVK) в это вре-

мя не наблюдалось. Резкое повышение скорости солнечного ветра около 8 UT могло привести к ускорению частиц малых энергий и второму возрастанию космических лучей, зарегистрированных на нейтронных мониторах станций SOPB и SOPO в интервале 10—13 UT Рассматриваемое событие анизотропное, с возможным вкладом магнитосфер-ного эффекта. В этом событии приход выбросов от двух исчезновений волокон вызвал в околоземном пространстве магнитную бурю, которая продолжалась 18 часов. 7 марта величина среднесуточного А^-индекса была равна 64.

В возрастании интенсивности космических лучей, зарегистрированных нейтронными мониторами 7 марта, вероятно, есть вклад солнечных космических лучей. Вместе с тем в этом возрастании присутствуют и модуляция галактических космических лучей, и магнитосферные эффекты. Событие исключительно сложное и для определенных выводов необходим более детальный анализ и модельные расчеты.

СОБЫТИЕ 13 МАРТА 2012 г.

В начале марта вспышечная активность области 11429 не закончилась: 9 марта 2012 г. произошла вспышка класса М6.3, 10 марта 2012 г. — М8.4 и две вспышки класса С, 11 марта — вспышка класса С, затем, после небольшого затишья, 13 марта последовала продолжительная вспышка класса М7.9, начавшаяся в 16:35 UT и закончившаяся в 20:46 UT и вспышка класса С. 13 марта 2012 г. началось новое протонное возрастание, в котором потоки с энергиями >10 МэВ достигли 500 pfu, а с энергиями >100 МэВ — 2 pfu. На следующий день началось ослабление потока протонов с энергиями >100 МэВ - 2 pfu.

На рис. 2а приведены вариации интенсивности космических лучей на нейтронных мониторах на станциях Южный Полюс В (SOPB) и Южный Полюс (SOPO) с 10-минутным разрешением и 5-минутные данные протонов с энергиями >10 МэВ, >50 МэВ, >100 МэВ по данным спутника GOES-13. Видно, что рост интенсивности космических лучей на наземных станциях начался вблизи возрастания частиц на спутнике GOES-13, что делает вероятным вклад солнечных космических лучей в наблюдаемый эффект. Небольшое возрастание наблюдалось также на нейтронных мониторах станций Тера (TERA) и Туле (THUL).

Ситуация в событии 13 марта намного проще, чем в событии 7 марта. Но некоторые трудности анализа этого события связаны с тем, что оно произошло на фазе восстановления форбуш-эффек-та, начавшегося 12 марта. На рис. 2б приведены изменения А0 — плотности галактических космических лучей с жесткостью 10 ГВ и Аху — экваториальной составляющей анизот

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.

Показать целиком