WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 20 |

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

-- [ Страница 7 ] --

Solar and Heliospheric Observatory/ Large Angle and Spectrometric Coronagraph Experiment 1.6. Краткие выводы к главе Данные наземных наблюдений КЛ в сочетании с разработанными методами их обработки позволяют получать информацию для фундаментальных научных исследований в астрофизике, геофизике и гелиофизике, и могут использоваться в качестве опорных при измерениях КЛ на космических аппаратах. Метод глобальной съмки позволяет устранить ряд проблем, касающихся качества и непрерывности получаемых данных.

Накопленная за десятки лет и организованная в базы данных информация о Форбуш-эффектах и сопутствующих явлениях позволяет ставить и решать различные задачи, в частности, изучать связь Форбуш-эффектов с солнечными источниками, с характеристиками возмущений солнечного ветра, с индексами геомагнитной активности.

Глава 2. Форбуш-эффекты и их связь с межпланетными и геомагнитными возмущениями Способность отражать крупномасштабные процессы, которые очень часто отдалены от места наблюдения, делает вариации космических лучей (КЛ) уникальным инструментом для исследования солнечной активности и процессов, происходящих в гелиосфере. В частности, Форбуш-эффекты1 (ФЭ) дают, пожалуй, самую непосредственную информацию о возмущениях в межпланетной среде, обусловленных корональными выбросами (CMEs/ICMEs) и высокоскоростными потоками солнечной плазмы из корональных дыр. На рис. 2.1 представлен типичный ФЭ. Как правило, каждый такой эффект состоит из двух частей: фазы спада (главная, или основная фаза) и фазы восстановления галактических КЛ до прежнего уровня. Отметим, что в ряде случаев, перед фазой спада наблюдается кратковременное возрастание или понижение плотности КЛ – это так называемые «предвестники» данного явления (см., напр., [43,46,90,146,183]).

Рис. 2.1. Типичное поведение плотности галактических космических лучей в Форбуш-эффекте.

На рис. 2.1 отмечены некоторые из характеристик ФЭ: AF – амплитуда или максимальная вариация плотности КЛ для 10 ГВ; min – максимальное В данном разделе термины «Форбуш-эффект» (ФЭ) и «Форбуш-понижение» (ФП) рассматриваются как эквивалентные и взаимозаменяемые (подробнее см. раздел 1.1).

часовое уменьшение плотности КЛ в данном событии (максимальный часовой декремент); tmin – длительность основной фазы эффекта, т.е. интервал времени между началом события (в данном случае, совпавшего с внезапным началом геомагнитной бури (ГМБ), т.е. SSC) и моментом максимального понижения плотности КЛ. Существует еще целый ряд параметров, характеризующих ФП, которые будут описаны ниже.

Анализ событий основан на базе данных ФЭ и межпланетных возмущений (DBFE), созданной сотрудниками ИЗМИРАН [45,47] (см. раздел 1.5). С учетом условий отбора событий мы получили выборку, которая содержит 3455 событий. Именно эти события будут анализироваться в данном разделе.

2.1. Основные характеристики Форбуш-эффектов Безусловно, одним из основных параметров, характеризующих ФЭ, является его амплитуда (AF1), или максимальное понижение плотности КЛ в событии (ФП). В таблице 2.1 представлены десять самых больших ФП за все время наблюдения КЛ (без учета условий отбора). Из таблицы видно, что самые гигантские эффекты наблюдались 29 октября 2003 г., 4 августа 1972 г. и марта 1991 г. с амплитудами 28%, 24.9% и 21.3% соответственно. Отметим также, что за всю историю наблюдения КЛ было зафиксировано всего событий, в которых AF была больше 20%. Но далеко не все эффекты имеют такую амплитуду. Если принимать во внимание условия отбора событий, описанные в разделе 1.5, то окажется, что все рассматриваемые ФЭ будут иметь гораздо меньшую величину. Например, самый большой эффект из выборки будет иметь величину 13.5%, а ФЭ с амплитудой более 10% окажется всего (из 3455 событий). На рис. 2.2 представлено распределение ФЭ по амплитуде для всех рассматриваемых событий. Видно, что максимум гистограммы сильно В данном разделе под параметрами Ap, Kp, VSW, Bt, Axy, Az, AF подразумеваются максимальные значения этих характеристик в событии, а под параметрами Dst, min, Bz – их минимальные значения в возмущении.

сдвинут влево и основная часть всех ФЭ лежит в интервале амплитуд от 0 до 2%.

Самые крупные Форбуш-эффекты за все время наблюдения космических лучей.

При более детальном анализе можно получить, что в интервале 0–2% лежит 2954 ФЭ, что составляет ~86% от всех рассматриваемых событий. На интервал 2–4% приходится 359 событий (т.е. ~10%) и всего 96 ФЭ (т.е. ~3%) имеют амплитуду 4%.

Рис. 2.2. Распределение Форбуш-эффектов по амплитуде (всего 3455 событий за период с 1957 по 2011 гг.).

Сама же величина ФЭ зависит от ряда факторов, например, от: скорости распространения возмущения в межпланетном пространстве; величины ММП, (причм на не не влият ориентация Bz компоненты поля в возмущении), от размеров возмущения и т.д.

Другим параметром, характеризующим ФЭ, является анизотропия КЛ, наблюдаемая во время спада и восстановления. Именно во время ФЭ наблюдается самая большая анизотропия галактических КЛ. Анизотропия является векторной величиной и может быть представлена в географической системе координат компонентами: Аху – проекция векторной анизотропии на плоскость земного экватора, Аz – северо-южная компонента, направленная вдоль земной оси. На рис. 2.3 представлено поведение плотности и анизотропии КЛ во время ФП в ноябре 1978 года: сплошная кривая соответствует профилю изотропной части вариации (плотности) КЛ с жесткостью 10 ГВ; векторная диаграмма представляет часовые значения вектора экваториальной составляющей анизотропии КЛ; вертикальные вектора показывают изменение северо-южной компоненты анизотропии КЛ; тонкие линии соединяют одинаковые моменты времени на векторной диаграмме и кривой плотности КЛ через каждые 6 часов.

Рис. 2.3. Поведение плотности и анизотропии космических лучей во время Форбуш-эффекта в ноябре 1978 г.

При исследовании анизотропии мы используем, главным образом, составляющую Аху первой гармоники. Именно эта составляющая создает солнечно-суточную анизотропию и суточные волны в поведении КЛ.

Основываясь на данных о временном профиле развития эффектов, можно выделить ряд параметров, характеризующих ФП. Одной из таких характеристик является длительность фазы спада ФП tmin – это интервал между началом события (которое, как правило, совпадает с SSC) и временем достижения минимума в плотности КЛ. На рис. 2.4 представлено распределение числа ФЭ по величине tmin. Как видно из рисунка, максимум распределения приходится на интервал от 5 до 15 часов, но в целом, присутствует относительно равномерное распределение событий по временным интервалам развития главной фазы ФП.

Рис. 2.4. Распределение Форбуш-эффектов по длительности фазы спада (tmin).

Помимо длительности спада, в основной фазе можно выделить максимальный часовой декремент КЛ (min), который показывает, какое максимальное часовое уменьшение плотности КЛ наблюдалось в данном событии. На рис. 2.5 представлена зависимость амплитуды AF от временного параметра min. Поскольку min является частью ФП, то не удивительно, что между рассматриваемыми характеристиками наблюдается хорошая корреляция.

В данном случае коэффициент корреляции равен r –0.77. Отметим, что параметр min можно использовать в прогностических целях, в частности, уже на фазе спада ФП, можно оценить его амплитуду AF, анализируя максимальный часовой декремент плотности. Например, если в развивающемся событии наблюдается min = 1.5%, то, вероятнее всего, наблюдаемый эффект будет иметь величину около 5%, при условии, что максимальный часовой декремент останется неизменным.

Еще одним параметром, который можно выделить на фазе спада, является время достижения максимального часового уменьшения плотности КЛ (t(min)).

Другими словами, t(min) – это интервал времени между началом спада и временем достижения min в рассматриваемом событии.

Рис. 2.5. Зависимость величины Форбуш-эффекта от максимального часового уменьшения плотности галактических космических лучей (min).

Длительность фазы восстановления также может рассматриваться в качестве характеристики ФЭ. В отдельных изолированных событиях время восстановления галактических КЛ занимает в среднем около 5 дней, но может принимать значения в диапазоне от 3 до 10 дней [129]. В работах [37,63,109] отмечалось, что время восстановления зависит от гелиодолготы солнечного источника.

2.2. Классификация Форбуш-эффектов Форбуш-эффекты достаточно разнообразны по своему проявлению (см.

рис. 2.6). Причинами такого многообразия является ряд факторов: влияние различных солнечных источников (а также их изменчивость и комбинация), слияние событий, взаимодействие распространяющегося возмущения с гелиосферным токовым слоем и т.д. Сами же параметры, характеризующие ФЭ, зависят от величины межпланетного магнитного поля (ММП), разности скорости распространения возмущения и фоновой скорости солнечного ветра, а также от размеров межпланетного возмущения. Несмотря на многообразие, все ФЭ можно разделить на группы, основываясь на: амплитуде ФП (AF), продолжительности главной фазы (tmin), степени восстановления (с быстрым восстановлением, без восстановления), а также характере развития (ступенчатые, непрерывные) и т.д.

Рис. 2.6. Примеры различных временных профилей Форбуш-эффектов вместе с поведением экваториальной составляющей анизотропии КЛ.

Поскольку основной характеристикой ФП является его амплитуда (AF), то логичнее всего начать с деления всех эффектов основываясь именно на этом параметре. На рис. 2.2 представлено распределение ФЭ по величинам.

Отметим, что основная часть событий (~86%) имеет амплитуду AF 2%, около 10% событий имеют амплитуду 2% AF 4% и, наконец, с величиной 4%AF6% мы имеем всего 2% событий из всей выборки. Если рассматривать ФП с амплитудой AF 6%, то получится всего 31 (из 3455) событие. Нельзя однозначно сказать, какие события следует относить к большим по величине эффектам, а какие – к малым. В зависимости от конкретной выборки, значения, которые соответствуют малым и большим ФП, будут меняться. Поэтому, логичнее всего, деление ФЭ по амплитуде следует сделать, основываясь на параметрах, характеризующих состояние космической погоды, которые уже четко и однозначно определены. Например, в работе [8] в качестве такого параметра был взят максимальный Kp индекс в данном возмущении (см.

таблицу 2.2). В таблице для рассматриваемых 1428 событий приведены средние величины ФП, соответствующие максимальным значениям Kp индекса в возмущении.

Средние величины Форбуш-эффектов, соответствующие различным значениям событий Из таблицы видно, что спокойному и слабовозмущенному геомагнитному фону соответствуют очень маленькие по амплитуде ФЭ (AF 1%). Даже во время малых ГМБ (Kp = 5) амплитуда среднего ФП принимает значение около 1.5%.

И только во время очень больших и экстремальных ГМБ (Kp 8) типичная величина ФП становится достаточно большой (AF 5%).



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 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.