КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2008, том 46, № 1, с. 94-96
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 539
КОРОТКОПЕРИОДИЧЕСКАЯ ВАРИАЦИЯ СУТОЧНОЙ АНИЗОТРОПИИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И СОЛНЕЧНАЯ
АКТИВНОСТЬ
© 2008 г. Раджеш К. Мишра1 и Рекха Агарвал Мишра2
1Отдел вычислительной техники и информационных технологий Научно-исследовательского института
тропического леса, Индия 2Департамент физики, Правительственный (автономный) колледж науки о моделях, Индия rkm_30@yahoo.com; rajeshmishra20@hotmail.com Поступила в редакцию 5.06.2006 г.
PACS: 94.20wq
Давно замечено, что интенсивность, так же как и энергетический спектр галактических космических лучей модулируется солнечной активностью. Общая отрицательная корреляция между космическими лучами и солнечной активностью четко выражена. Однако детали временной зависимости этой корреляции до сих пор не изучены. Солнечная активность имеет много важных характерных особенностей, меняющихся от цикла к циклу, и детально изучена некоторыми исследователями. Легран и Саймон [1] указывают на существование ряда циклов с очень высоким уровнем активности (циклы 18, 19), а также с низкой активностью (циклы 5, 6, 12 и 14). Xaнтакис и др. [2] показали, что амплитуда солнечной модуляции в 20-ом солнечном цикле меньше соответствующей амплитуды 19-го солнечного цикла.
Данные нейтронных мониторов показывают, что вектор анизотропии обладает существенной изменчивостью по амплитуде и времени максимума, если его рассматривать в долговременном аспекте. Исследования долгопериодического поведения суточной анизотропии [3-5] показывают, что анизотропия состоит из двух компонент, одна из которых связана с 22-летним солнечным циклом, а другая - с 11-летним циклом солнечной активности (солнечными пятнами). Позднее Aгра-вал и Беркович [3] также показали, что направление 22-летней составляющей перпендикулярно суточному вектору анизотропии и совпадает с линией, расположенной на 162° восточнее линии Солнце-Земля; они объяснили наличие 11-летней составляющей с вариацией жесткости обрезания.
Многие авторы использовали число солнечных пятен или/и вспышечную активность для моделирования интенсивности космических лучей, обусловленной солнечной активностью [6, 7]. Была предпринята попытка найти наиболее под-
ходящий индекс солнечной активности, чтобы воспроизвести, с определенной степенью точности, модуляцию интенсивности космических лучей [8]. Также появились сообщения о существовании нескольких солнечных, межпланетных или геофизических параметров, вносящих вклад в процесс модуляции космических лучей. К этим параметрам относятся солнечные вспышки, число солнечных пятен, протонные события, геомагнитный индекс, и т.д. [9]. Таким образом, чтобы изучить картину модуляции космических лучей относительно наиболее подходящих солнечных, межпланетных и геофизических параметров, мы можем исследовать характерные явления солнечной активности в течение солнечного цикла.
Цель этой работы состоит в исследовании зависимости векторов суточной анизотропии от солнечного цикла в период 1991-1995 гг. и в попытке интерпретировать поведение суточной анизотропии высокоамплитудных событий (ВАС) в зависимости от распределения и характеристик суточных векторов.
Данные и их анализ. Данные монитора нейтронов типа Deep River Neutron monitor NM c поправкой на давление (жесткость отсечки = 1.02 Гв, широта = 46.1° с. ш., долгота = 282.5° в. д., высота = = 145 м) подвергались Фурье-анализу в течение периода 1991-95 гг. после применения трендовой коррекции для определения амплитуды (в %) и фазы (в часах) суточных и полусуточных анизотро-пий интенсивности космических лучей для необычно высокоамплитудных событий. Было найдено, что амплитуда суточной анизотропии на среднегодовом базисе равна 0.4%. Эта величина была принята в качестве линии отсчета для выбора высокоамплитудных событий.
Сутки, имеющие аномально высокую амплитуду для последовательного числа пяти или более суток, были выбраны в качестве высокоампли-
КОРОТКОПЕРИОДИЧЕСКАЯ ВАРИАЦИЯ СУТОЧНОЙ АНИЗОТРОПИИ 95
120 80 40
0
Амплитуда, % 1.0
0.5
0
Время максимума, ч 20 15 10 5 0
1991
1992
1993 Год
1994
1995
Рис. 1. Короткопериодическая вариация амплитуды (в %) и времени максимума (в часах) суточной анизотропии космических лучей для каждого события ВАС показана в виде зависимости от солнечного цикла, представленного числом солнечных пятен (Лг) за период 1991-1995 гг.
тудных анизотропных событий волновых цугов. Анизотропные события волновых цугов идентифицируются с помощью часовых графиков интенсивности космических лучей, зарегистрированной наземным нейтронным мониторингом, и отбора шестнадцати необычных высокоамплитудных событий волновых цугов в течение периода 1991-94 гг. Средние значения числа солнечных пятен (Лг) для каждого соответствующего события ВАС использовались в данном анализе.
Результаты и их обсуждение. Короткопериоди-ческие вариации суточной анизотропии космических лучей для каждого события ВАС построены графически для 1991-1995 г. и показаны на рис. 1 вместе с соответствующим числом солнечных пятен. Из рисунка можно ясно видеть, что амплитуда суточной анизотропии остается устойчиво постоянной (0.5%) в течение всего периода. Однако это не означает существования прямой ("один к одному") корреляции с числом солнечных пятен. Из рисунка также следует, что распределение амплитуды имеет максимумы в течение 1991-го и 1995-го годов. Далее мы видим из рисунка, что суточное время максимума не обнаруживает какой-либо
- .. /\ Фаза (в часах) в зависимости от
1991 ^199 2 / 1993 / 1994 1995
Коэффициент корреляции 1.0
0.5
0
0.5
-1.0- г
Год
Рис. 2. Коэффициент корреляции между числом солнечных пятен (Лг) и суточной амплитудой космических лучей во время всех событий ВАС за период 1991-1995 гг.
корреляции с числом солнечных пятен, но указывает на сдвиг в направлении более ранних часов от нормального коротационно-азимутального направления в течение всего периода события. Эти наблюдения согласуются с наблюдениями Кумара и др. [10] и Ананда и др. [11] и показывают, что амплитуда суточной анизотропии коррелирует с солнечным циклом, но направление анизотропии не коррелирует с солнечным циклом и имеет систематический сдвиг в направлении более ранних часов.
Из рисунка ясно видно, что частота дней с суточной фазой в направлении 15:00 часов остается существенно постоянной, а частота дней с суточной фазой в направлении 20:00 часов показывает увеличение в течение 1992-го года. Это явно указывает на то, что в течение 1991-1995 лет изменение в направлении вектора суточной анизотропии было вызвано двумя типами потока частиц космических лучей, один из которых имеет максимум в направлении 15:00 часов, а другой - в направлении 20:00 часов. В течение 1992-го года фазовый сдвиг суточной анизотропии было вызван потоком частиц в направлении 20 часов, а в течение остальной части периода этот сдвиг был вызван, кроме 15-часовой составляющей, наличием избыточного потока в направлении 15 часов, вызванного сдвигом суточной фазы в направлении более ранних часов. Таким образом, анизотропия, по-видимому, полностью определяется двумя составляющими в направлении 15:00 часов и 20:00 часов.
С использованием суточных значений числа солнечных пятен и амплитуды (%) суточной анизотропии космических лучей были определены коэффициенты корреляции для каждого ВАС в течение периода исследования. Как показано на рис. 2, коэффициент корреляции остается положительным, так же как и отрицательным, в течение всего периода. Однако он довольно часто меняется с положительного на отрицательный и обратно. Следует отметить также, что коэффициент корреляции остается существенно положительным в течение года максимума солнечной активности (1991 г.).
КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ том 46 < 1
2008
96
МИШРА и др.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из приведенного выше анализа и наблюдений мы можем сделать следующие выводы:
Амплитуда суточной анизотропии коррелирует с солнечным циклом, но направление анизотропии не коррелирует с солнечным циклом и имеет систематический сдвиг в направлении более ранних часов по сравнению с 18-часовым направлением.
Короткопериодическое поведение времени максимума векторов суточной анизотропии можно объяснить наличием 20:00-часовой составляющей и 15:00-часовой составляющей.
Установлено, что корреляция между числами солнечных пятен и суточной амплитудой может быть как положительной, так и отрицательной. Однако она остается существенно положительной в течение максимума солнечной активности.
Авторы признательны различным экспериментальным группам и, в частности, профессору Маргрет Д. Вильсон, профессору К. Нагашиме, мисс. Aoи Айноу и профессору Дж. X. Кингу за предоставленные данные. Мы также выражаем признательность за возможность использования базы данных NSSDC OMNI и геофизических данных NGDC.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Legrand J.P., Simon PA. Some solar cycle phenomena related to the geomagnetic activity from 1868 to 1980. I - The shock events, or the interplanetary expansion of the toroidal field // Astron. Astrophys. 1985. V. 152. P. 199.
2. Xanthakis J, Mavromichalaki H, and Petropoulos B. Cosmic-ray intensity related to solar and terrestrial activity indices in solar cycle № 20 // Astrophys. Space Sci. 1981. V. 74. P. 303.
3. Agrawal S.P. and Bercovitch M. Study of 11 and 22 Year Periodic Variation of Cosmic Ray Diurnal Anisot-ropy // 18 Int. Cosmic ray Conf. 1983. № 3. P. 316.
4. Swinson D.B., Shea MA, and Humble J.E. Cosmic ray density gradients related to north-south asymmetry in activity on the sun // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 2943.
5. Riker J.F., Ahluwalia H.S. A survey of the cosmic ray diurnal variation during 1973-1979-11. Application of diffusion-convection model to diurnal anisotropy data // Planetary Space Sci. 1987. V. 35. P. 1117.
6. Krivsky L. Solar proton flares and their prediction // 15 Int. Cosmic ray Conf. Plovdiv. 1977. № 4. P. 187.
7. Hatton C.J. Solar flares and the cosmic ray intensity // Solar Phys. 1980. V. 66. P. 159.
8. Nagashima K. and Morishita I. Long term modulation of cosmic rays and inferable ele
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.