WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 20 |

Характеристики форбуш-эффектов и их связь с солнечными, межпланетными и геомагнитными возмущениями

-- [ Страница 12 ] --

Глава 3. Изучение событий 19-го цикла солнечной активности по данным нейтронных мониторов В конце 50-х – начале 60-х гг. XX века наблюдалась аномально высокая солнечная активность, но отсутствовали многие возможности ее наблюдения, к которым мы привыкли за последние годы. В то время практически не было измерений солнечного ветра, наблюдений рентгеновских и гамма-вспышек, данных о корональных выбросах и т.д., но велись непрерывные наземные наблюдения космических лучей (КЛ) [3]. При отсутствии межпланетных измерений и внезатменных коронографов наблюдения КЛ являются основным источником информации о состоянии космической погоды. В частности, Форбуш-эффекты (ФЭ) дают, пожалуй, самую непосредственную информацию о возмущениях межпланетной среды, обусловленных корональными выбросами и высокоскоростными потоками солнечной плазмы из корональных дыр.

3.1. Используемые данные В работе [3], при восстановлении событий данного цикла, использовались два основных источника информации по КЛ. К первому источнику относится база данных ФЭ и межпланетных возмущений (DBFE), описанная в разделе 1.5.

В ней КЛ представлены результатами глобальной съемки (GSM) [20,50] по данным всей мировой сети нейтронных мониторов, полученным для жесткости 10 ГВ. Поскольку эта сеть сформировалась только в 1957 г., то база данных не содержит информацию о событиях, произошедших в начале 19-го цикла (с по 1957 гг.). Поэтому нужен другой источник, который содержал бы данные об этих событиях. В качестве такого источника был взят каталог ФЭ, созданный Дж. Локвудом [130] (L-каталог) по данным одной станции КЛ – г. Вашингтон (MTWS, Mt. Washington, координаты: 44.27,-71.30, высота: 1909 м, Rc = 1. ГВ). Одной из особенностей L-каталога является то, что он содержит только крупные ФП (с амплитудой 3%) за период с 1954 по 1990 гг. Другая особенность каталога заключается в том, что при выделении ФЭ, чтобы убрать влияние анизотропии КЛ, данные нейтронного монитора усреднялись за сутки.

В результате такого усреднения, как правило, происходит существенное занижение эффектов (см. раздел 1.4).

Разумеется, нельзя механически объединить два каталога ФЭ, поскольку они во многом различаются. К примеру, в использовании детекторов (IGY и NM64), типах данных (одно- и двухчасовые, среднесуточные), в способах выделения и отбора событий и т.д. На рис.3.1 представлено сопоставление ФП из двух каталогов в период с июля 1957 по декабрь 1964.

Рис. 3.1. Сопоставление событий из базы данных Форбуш-эффектов и межпланетных возмущений, созданной в ИЗМИРАН (DBFE) и каталога Форбуш-понижений Локвуда (L-каталог).

Из рисунка видно, что величины одних и тех же событий в них могут существенно различаться. Важно отметить, что отличия были бы больше, если бы особенности двух каталогов действовали однонаправлено (к примеру, только уменьшая или только увеличивая величину ФЭ). Однако эти особенности частично компенсируют друг друга и величины, по-разному выделенных ФП, довольно хорошо коррелируют. Коэффициент корреляции в этом случае r 0.86. Таким образом, обнаруженная зависимость дает возможность использовать L-каталог для оценок количества ФП различной величины в первой части 19-го цикла.

Основываясь на наличии данных в обоих источниках по 19-му циклу, все события были разбиты на две части. Так как в базе данных DBFE содержится информация по ФЭ с 01/07/1957, а в L-каталоге – с 01/04/1954, то к первой части событий 19-го цикла были отнесены события с 01/04/1954 по 01/07/1957.

Вторая часть цикла включает события, произошедшие с 01/07/1957 по 31/12/1964. Такое деление позволит в дальнейшем оценить полное количество ФЭ в рассматриваемом цикле солнечной активности.

3.2. Отличия 19-го цикла от последующих циклов солнечной активности Одним из самых необычных циклов солнечной активности был 19-й цикл.

Во-первых, ни в каком другом цикле за последние 250 лет на Солнце не было столько пятен. Максимум 19-го цикла почти вдвое превосходит максимум среднего цикла (см. рис. 3.2).

Рис. 3.2. Числа солнечных пятен, а также самые большие Форбуш-эффекты (AF 12%) и геомагнитные (Kp = 9) бури за пять последних полных циклов солнечной активности (19-23 циклы).

Во-вторых, именно в начале данного цикла (в феврале 1956 г.) наблюдалось самое большое наземное возрастание солнечных КЛ (GLE05), которому уделено много внимания в ряде работ (см., напр., [51,141,169,178]). И хотя с тех пор были зарегистрированы сотни протонных событий и десятки наземных возрастаний – все они на порядок и более уступают событию 1956 г. В-третьих, в сентябре 1957 г. наблюдалась самая высокая среднемесячная геомагнитная активность за последние 72 года, а из трех самых активных месяцев – два принадлежат именно 19-му циклу. В-четвертых, на этот цикл приходится 1/ часть от всех исключительно больших (extreme) геомагнитных бурь (ГМБ), произошедших в семи последних циклах.

Все эти факты дают возможность утверждать, что в 19-м цикле Солнце было особенно активно, и если мы хотим знать, насколько опасными могут быть экстремальные проявления солнечной активности, мы обязаны возвращаться к событиям именно этого цикла.

3.3. Форбуш-эффекты и геомагнитные бури 19-го цикла В 19-м цикле возмущения на орбите Земли наблюдались с высокой частотой. Например, на рис. 3.3 показано, что за семь суток на Землю пришло пять ударных волн (SSC) и все они вызвали геомагнитные возмущения разной величины. Такие частые возмущения были типичны для того цикла.

Рис. 3.3. Поведение плотности и анизотропии КЛ (верхняя панель), Dst и Kp индексов геомагнитной активности (нижняя панель) в марте-апреле 1960 г.

Таким образом, 19-й цикл выделяется не только числом пятен, но количеством ГМБ (см. таблицу 3.1 и рис. 3.3).

Геомагнитные бури и Форбуш-эффекты за последние пять полных циклов Как видно из таблицы, бурь высшей категории (extreme) в нем было 7, а в остальных циклах не более 3. Похожая картина и с бурями следующей по мощности категории (severe) с максимальным Kp1 индексом в диапазоне от 8– до 9–. Естественно было бы ожидать, что-то похожее и от ФП, но это не так.

Количество ФЭ с амплитудой AF 5% в 19-м цикле почти такое же, как в 21-м и 22-м, и явно меньше, чем в 23-м цикле – и это при том, что в 19-м цикле было почти в два раза больше ГМБ класса severe и extreme, чем в других циклах (см.

рис. 3.4). Тот факт, что ГМБ и ФЭ вызываются одними и теми же возмущениями в межпланетной среде, дает основание полагать, что количество сравнимых ФП и геомагнитных возмущений должно быть примерно одинаковым или, если брать во внимание Bz составляющую ММП, должно наблюдаться небольшое преобладание числа ФЭ над ГМБ. Но в 19-м и, в преобладание количества ГМБ над ФП. Что касается эффектов с величиной AF В данном разделе под параметрами Ap, Kp, Axy, Az, AF подразумеваются максимальные значения характеристик в событии, а под параметрами Dst, min, Bz – их минимальные значения в возмущении.

10%, то здесь 19-й цикл выделяется, но не столь явно, как для магнитных бурь. Если же говорить о гигантских понижениях в КЛ (с амплитудой AF 15%), то в этой выборке выделяется вовсе не 19-й, а 22-й цикл.

Рис. 3.4. Количество Форбуш-эффектов с амплитудой AF5% () и сильных геомагнитных бурь с KP 8– () в пяти различных циклах солнечной активности.

В ходе текущего анализа было выявлено, что из первой части 19-го цикла L-каталог содержит 10 событий, а из второй – 60. На основании этого можно предположить, что в полном 19-м цикле солнечной активности было в 7/6 раз больше событий, чем мы насчитали с июля 1957 года, используя базу данных DBFE. Отметим, что самый большой ФЭ из ранних событий L-каталога был зарегистрирован в ноябре 1956 г. и имел величину AFL = 7.5%. Ему соответствует ФП с амплитудой 8% из DBFE (см. линию регрессии на рис. 3.1).

Таким образом, увеличение числа событий не должно распространяться на ФЭ с большой амплитудой (AF 8%). В результате 19-му циклу в таблице соответствуют два столбца. Столбец 19 включает в себя количество событий, которые реально наблюдались с июля 1957 г., а столбец 19с – количество событий с учтом вышеописанных поправок (увеличивающих количество событий в 7/6 раз для AF 8%).

Что касается больших ФП, то если расположить все ФЭ, произошедшие за последние 55 лет, в порядке убывания, то в первом десятке событий окажется только один представитель из 19-го цикла, причем на последнем десятом месте. Отметим, что самые большие ФП 19-го цикла существенно (почти вдвое) уступают более поздним гигантским событиям и по вариациям плотности КЛ, и по величине анизотропии: 29 октября 2003 г. – 28% и 4- августа 1972 г. – 25 %. В таблице 3.2 приведены самые глубокие ФЭ в 19-м цикле, из которых самым большим является событие, произошедшее в ноябре 1960 г., с амплитудой AF = 16.1%. Отметим, что его профиль был сильно искажен двумя GLE. Другим примером больших ФП является серия эффектов, произошедшая в июле 1959 г. (рис. 3.5). Эти события неоднократно освещались в ряде работ (см., напр., [53]).

Самые большие Форбуш-понижения в 19-м цикле солнечной активности.

Как видно, все большие ФЭ, отмеченные в таблице 3.2, сопровождались интенсивными ГМБ, причем, как минимум, большими (strong) (Kp = 70), а две из них были типа extreme (Kp = 90). Кроме того, все ГМБ типа extreme пришлись на период после июля 1957 г. (т.е. относятся ко второй части цикла), поэтому 19-й цикл в этом сравнении представлен полностью.

Рис. 3.5. Серия крупнейших Форбуш-понижений, наблюдаемых в июле 1959 г.

Что касается средних величин эффектов в 19-м и последующих циклах, то средняя величина семи ФЭ, связанных с исключительно большими магнитными бурями равна AF = 8.40 ± 1.91%. Для 9 событий более позднего периода она равна AF = 13.29 ± 3.16%. Не менее явно различалась и анизотропия (Axy) КЛ – 2.78 ± 0.18 и 4.48 ± 0.98% соответственно.

Рис. 3.6. Связь амплитуды Форбуш-эффекта (AF) с максимальным индексом геомагнитной активности (Ap) для событий 19-го цикла () и последующих циклов солнечной активности ().

На рис. 3.6 показана связь величины ФЭ с максимальным Ap индексом для событий 19 цикла () и последующих циклов солнечной активности ().

Видно, что при одном и том же уровне геомагнитной активности в этих группах наблюдаются различные средние величины ФП. В частности, средняя величина ФЭ в 19-м цикле, почти в два раза меньше, чем средняя величина эффектов в последующих циклах. Существенно отличается и связь между величиной ФП и геомагнитными индексами в эти периоды.

Таким образом, мы обнаружили определенный дефицит больших ФП в 19-м цикле на фоне высокой солнечной и геомагнитной активности.

3.4. Возможные объяснения дефицита Форбуш-эффектов в 19-м цикле солнечной активности Сопоставление событий в КЛ с солнечной и геомагнитной активностью показало, что количество и мощность магнитных бурь в 19-м цикле соответствует аномально высокому числу солнечных пятен. Однако в этом цикле существует определенный дефицит ФЭ с большими величинами. Можно предложить три типа возможных объяснений: методические причины, особенности межпланетных возмущений и их воздействия на КЛ, различия в самих корональных выбросах.



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 20 |
 


Похожие материалы:

«Куприянов Владимир Викторович Численно-экспериментальное исследование вращательной динамики спутников планет 01.03.01 – Астрометрия и небесная механика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель д. ф.-м. н. Шевченко Иван Иванович Санкт-Петербург – 2014 Оглавление Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Глава 1. Исторический обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Численное ...»

« Гожа Марина Львовна НАСЕЛЕНИЕ РАССЕЯННЫХ ЗВЕЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИКИ 01.03.02 – астрофизика и звездная астрономия Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор В.А. Марсаков Ростов-на-Дону – 2014 2 Оглавление Введение………………………………………………………………………………. 5 Глава 1. Неоднородность населения рассеянных звездных скоплений в Галактике…………………………………………………………………………. 20 1.1 ...»

«ЧАЗОВ Вадим Викторович РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЙ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук Специальность 01.03.01. Астрометрия и небесная механика Москва – 2012 Содержание 1 Содержание Предисловие 7 1 Постановка задачи 17 1.1 Стандартные соглашения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.1 Системы отсчёта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.2 ...»

« УДК 524.7;524.72-4 КАЙСИНА Елена Ивановна БАЗОВЫЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК МЕСТНОГО ОБЪЕМА (01.03.02 - Астрофизика и звездная астрономия) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Научный руководитель: доктор физико–математических наук, профессор Караченцев И. Д. Нижний Архыз – 2014 2 Оглавление Введение Общая характеристика работы Актуальность Цели и задачи исследования Научная новизна Научная и практическая ценность работы Основные результаты ...»







 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.