Основные и важнейшие результаты работы по

Отчет за 2005 г.
по теме «Исследование модуляционных эффектов галактических и
солнечных космических лучей методом наземного и стратосферного
мониторинга»
программы «Нейтринная физика»
Руководители темы:
академик Г.Ф. Крымский
профессор Ю.И. Стожков
Участники работы по теме:
ФИАН, ИЗМИРАН, ИКФИА СО РАН, ИСЗФ СО РАН,
ИЯИ РАН, ПГИ КНЦ РАН, ИКИР ДВО РАН, АСОМСЭ СО РАН
Отчет за 2005 по теме «Исследование модуляционных эффектов галактических и
солнечных космических лучей методом наземного и стратосферного мониторинга»
программы «Нейтринная физика».
Раздел: Наземный мониторинг.
Проводился непрерывный мониторинг солнечных (СКЛ) и галактических космических
лучей (КЛ) на уровне земли, анализ их связи с проявлениями солнечной активности и
геофизическими возмущениями. Основные результаты за 2005 год:
1. В течение всего года проводилась наземная регистрация КЛ с минутным временным разрешением и
представлением результатов в реальном времени в Интернете в цифровом и графическом виде (ст.
Апатиты, Баренцбург, Москва, Иркутск, Якутск, Норильск, Тикси, Новосибирск) или передачи данных
в ИЗМИРАН по электронной почте (ст. Магадан, мыс Шмидта, Баксан) с дальнейшим представлением
на http://cr0.izmiran.rssi.ru/common/links.htm. Получено распределение пространственно-временных
вариаций плотности естественного космического излучения с энергией 3-30 ГэВ в околоземном
пространстве на основе непрерывного наземного мониторинга КЛ российской сетью нейтронных
мониторов (НМ). Проведена дальнейшая модернизации российской сети станций космических лучей.
2. На всех НМ российской сети 20 января 2005 г. зарегистрировано возрастание, связанное с
релятивистскими солнечными КЛ. Величина возрастания по отношению к фоновому уровню составила
около 8 тысяч процентов на станции Южный Полюс, что является рекордным наземным возрастанием
солнечных КЛ. Анализ этого крупнейшего события в КЛ, выполненный с помощью оригинальных
методик разными авторами (участниками проекта), позволил из данных мировой сети НМ получить
параметры потоков и спектров солнечных протонов, определить изменения спектра и анизотропии.
Направление потока солнечных частиц в начале события заметно отличалось от направления ММП,
что могло быть результатом воздействия неоднородностей ММП, находящихся недалеко от Земли.
3. На основе анализа временных вариаций параметров жесткостного спектра КЛ в периоды
экстремальных событий 2003 и 2004 гг. подтверждено, что по эффектам в КЛ возможно получать
информацию о напряженности крупномасштабного магнитного поля гелиосферы и магнитных
облаков, о временных вариациях напряженности магнитных полей и размерах структур, в которых
происходят эти вариации, а также о напряженности поляризационных электрических полей,
возникающих при распространении пучков ускоренных частиц в неоднородных полях солнечной
короны и гелиосферы.
4. На основе анализа данных НМ в периоды с разной полярностью общего магнитного поля Солнца
получено, что только при отрицательной полярности проявляется годовая модуляция северо-южной
анизотропии КЛ. Установленное поведение анизотропии качественно согласуется с дрейфовым
механизмом модуляции ГКЛ.
5. По данным Якутского комплекса мюонных телескопов на поверхности земли и под землей на
уровнях 7 , 20 , 60 м в.э. за 1972-2000 гг. показано, что радиальная компонента анизотропии ГКЛ,
независимо от полярности общего магнитного поля Солнца, увеличивается к югу от гелиоэкватора.
Установленное поведение анизотропии согласуется с предположением об асимметрии гелиосферы,
соответствующей северо-южной асимметрии солнечной активности в течение нескольких десятилетий.
6. Дано теоретическое описание интенсивности космических лучей в зависимости от гелиографической
широты. Предполагалось, что космические лучи испытывают модуляцию в регулярном электрическом
поле гелиосферы, обусловленном вращением вместе с Солнцем общего магнитного поля. Нейтральная
поверхность (токовый слой) магнитного поля предполагалась сдвинутой на 7º южной широты.
Теоретические кривые хорошо описывают наблюдаемые зависимости для протонов и ядер гелия,
полученные при пролете космического аппарата «Ulysses» в 1995 г.
7. Создан прототип системы реального времени, позволяющей собирать и обрабатывать данные НМ,
представляя в Интернет поведение основных характеристик КЛ, вместе с другими параметрами
космической погоды (рентгеновские вспышки, потоки протонов и электронов, характеристики
околоземной межпланетной среды, индексы геомагнитной активности). Продолжался непрерывный
мониторинг возмущений КЛ и солнечного ветра на основе данных системы реального времени,
оперативное составление списка текущих событий и их предварительный анализ.
8. Создана база данных протонных событий 1975-2004 гг., объединяющая рентгеновские измерения
спутников GOES со спутниковыми измерениями протонов и наземными наблюдениями солнечных КЛ.
Выделены межпланетные возмущения и соответствующие транзиентные эффекты в КЛ (Форбушэффекты) для 1966-1967 и 2002-2003 гг. и в отдельные месяцы 2004 г. Теперь в создаваемом в
ИЗМИРАНе каталоге Форбуш-эффектов и межпланетных возмущений собрано около 4500 событий за
4 цикла солнечной активности.
.
Опубликованные в 2005 г. работы по разделу «Наземный мониторинг»
1. Белов А.В., Байсултанова Л.М., Ерошенко Е.А., Мавромичалаки Е., Пчелкин В.В.,
Янке В.Г. Необычно большой магнитосферный эффект в космических лучах 20 ноября
2003 г. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6, 857-860.
2. Белов А.В., Гущина Р.Т., Обридко В.Н., Шельтинг Б.Д., Янке В.Г. Прогноз вариаций
галактических космических лучей в следующем солнечном цикле на основе различных
магнитных наблюдений. Геомагнетизм и аэрономия, 2005, т. 45, № 2, 155-161.
3. Белов А.В., Гущина Р.Т., Обридко В.Н., Шельтинг Б.Д., Янке В.Г. Прогноз и эпигноз
долгопериодных вариаций космических лучей на основе различных индексов
солнечной активности. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6, 890-892.
4. Белов А.В., Ерошенко Е.А., Мавромичалаки Е., Янке В.Г. Протонное событие 23
февраля 1956 г. по данным нейтронных мониторов. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, №
6, 804-807.
5. Белов А.В., Ерошенко Е.А., Янке В.Г. Исключительно большое наземное возрастание
солнечных космических лучей 23 февраля 1956 г. по данным нейтронных мониторов.
Геомагнетизм и аэрономия, 2005, т. 45, № 3, 359-372.
6. Белов А.В., Ерошенко Е.А., Янке В.Г. События октября-ноября 2003 г. в наземных
наблюдениях космических лучей. Геомагнетизм и аэрономия, 2005, т. 45, № 1, 51-57.
7. Григорьев В.Г., Стародубцев С.А., Кривошапкин П.А., Чупрова В.П., Григорьев А.В.
Распределение космических лучей и турбулентность МГД-волн в октябре-ноябре 2003
г. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6, 829-831.
8. Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Луковникова А.А., Юдина М.В. Модуляция
космических лучей регулярными электромагнитными полями гелиосферы в периоды
солнечных протонных событий. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6, 821-824.
9. Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Юдина М.В. Вариации жесткостного спектра и
анизотропии космических лучей в октябре-ноябре 2003 г. Изв. РАН, сер. физ., 2005,
т. 69, № 6, 825-828.
10. Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Юдина М.В., Белов А.В., Ерошенко Е.А., Янке В.Г.,
Крякунова О.Н. Вариации планетарной системы жесткостей геомагнитного обрезания
2
космических лучей в октябре-ноябре 2003 г. Геомагнетизм и аэрономия, 2005, т. 45, №
1, 58-63.
11. Ермолаев Ю.И., Зеленый Л.М., Застенкер Г.Н. и др. Год спустя: солнечные,
гелиосферные и магнитосферные возмущения в ноябре 2004 г. Геомагнетизм и
аэрономия, 2005, т. 45, № 1, 1-41.
12. Карпов С.Н., Вашенюк Э.В., Волченко В.И. и др. События GLE 23-го цикла солнечной
активности по данным Баксанских ливневых установок Андырчи и Ковер и нового
Баксанского нейтронного монитора. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6, 796-799.
13. Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Григорьев В.Г. Расчет коэффициентов связи для
наземных и подземных мюонных телескопов. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6,
911-913.
14. Тясто М.И., Данилова О.А., Птицына Н.Г. и др. Магнитосферный эффект
космических лучей в период геомагнитных бурь. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, №
6, 861-864.
15. Филлипов А.Т., Кривошапкин П.А., Тимофеев В.Е. и др. Анализ возрастаний
солнечных энергичных частиц в октябре - ноябре 2003 г. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т.
69, №6, 812-814.
16. Филлипов А.Т., Тимофеев В.Е. Вспышка солнечных энергичных частиц 20 января
2005 года. Вестник ЯГУ, 2005, т. 2, № 2, 78-80.
17. Филлипов А.Т., Тимофеев В.Е. Вспышки солнечных энергичных частиц с Е>1 ГэВ в
октябре-ноябре 2003 г. Вестник ЯГУ, 2005, т. 2, № 1, 107-110.
18. Хибер Б., Струминский А.Б. Свойства солнечных протонных событий на больших
гелиоцентрических расстояниях около эклиптики. Изв. РАН, сер. физ., 2005, т. 69, № 6,
792-795.
19. Хомутов С.Ю., Янчуковский В.Л. Роль комплексных геофизических обсерваторий как
центров мониторинга при изучении взаимодействий процессов в околоземном
космическом пространстве, магнитосфере, ионосфере, атмосфере и литосфере Земли.
Труды II Международного симпозиума «Активный геофизический мониторинг
литосферы Земли». Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005, 128-131.
20. Belov A., Baisultanova L., Eroshenko E., Mavromichalaki H., Yanke V, Pchelkin V,
Plainaki C., Mariatos G. Magnetospheric effects in cosmic rays during the unique magnetic
storm on November 2003. JGR, 2005, v. 110, A09S20, doi:10.1029/2005JA011067.
21. Belov A.V., Dorman L.I., Gushchina R.T., Obridko V.N., Shelting B.D., Yanke V.G.
Prediction of expected global climate change by forecasting of galactic cosmic ray intensity
time variation in near future based on solar magnetic data. Adv. Space Res., 2005, v. 35,
issue 3, 491-495.
22. Belov A., Eroshenko E., Yanke V.G., et al. Space weather research: the connection between
satellite malfunction data and ray activity indices. International Journal of Modern Physics A,
2005, v. 20, No. 29, 6675-6678.
23. Karpov S.N., Karpova Z.M., Petkov V.B., et al. New neutron monitor in Baksan valley.
International Journal of Modern Physics A, 2005, vol. 20, No. 29, 6696-6699.
24. Mariatos G., Mavromichalaki H., Sarlanis C., et al. An alert system for ground level
enhancements. International Journal of Modern Physics A, 2005, v. 20, No. 29, 6711-6714.
25. Miroshnichenko L.I., Klein K.-L., Trottet G., et al. Electron acceleration and relativistic
nucleon production in the 2003 solar event. Adv. Space. Res., 2005, v. 35, 1864-1870,
doi:10.1016/jasr200502041.
26. Miroshnichenko L.I., Klein K.-L., Trottet G., et al. Relativistic nucleon and electron
production in the 2003 October 28 solar event. JGR, 2005, v. 110, A09S08,
doi:10.1029/2004JA10938.
27. Perez-Peraza J., Gallegos-Cruz A., Vashenyuk E.V., et al. Relativistic proton production at
the Sun in the October 28th, 2003 solar event. Adv. Space Res., 2005,
doi:10.1016/jasr200501082.
3
28. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Perez-Peraza J., et al. Some features of relativistic particles
at the Sun in the solar cycles 21-23. Adv. Space Res., 2005, doi:10.1016/jasr200505012.
Сданные в печать в 2005 г. работы по разделу «Наземный мониторинг»
1. Белов А.В., Гущина Р.Т., Ерошенко Е.А. и др. Оценка долговременной стабильности
детекторов мировой сети нейтронных мониторов. Геомагнетизм и аэрономия.
2. Дворников В.М., Кравцова М.В., Луковникова А.А. и др. Вариации параметров
межпланетной среды и изменения жесткостей геомагнитного обрезания космических
лучей в ноябре 2004 г. Труды VIII Конференции молодых ученых «Астрофизика и
физика околоземного космического пространства», Иркутск, БШФФ 2005.
3. Дворников В.М., Кравцова М.В., Сдобнов В.Е. Ускорение космических лучей в
гелиосфере. Труды VIII Конференции молодых ученых «Астрофизика и физика
околоземного космического пространства», Иркутск, БШФФ 2005.
4. Крымский Г.Ф. Широтное распределение космических лучей в электростатической
модели гелиосферы. Доклады Академии наук, 2005.
5. Крымский Г.Ф., Кривошапкин, Мамрукова В.П., Герасимова С.К. Влияние дрейфового
механизма на модуляцию космических лучей. Геомагнетизм и аэрономия, 2005.
6. Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Мамрукова В.П., Герасимова С.К. Влияние
нейтральной поверхности ММП на северо-южную анизотропию космических лучей.
Геомагнетизм и аэрономия, 2005.
7. Янчуковский В.Л. Экстремальное возрастание солнечной активности в ноябре 2004
года по данным мониторинга космических лучей в Новосибирске. Труды VIII
Всероссийской конференции «Современные методы математического моделирования
природных и антропогенных катастроф». Кемерово, 2005.
8. Baisultanova L., Belov A., Buetikofer R., et al. Geomagnetic effects on cosmic rays during
the very strong magnetic storms in November 2003 and November 2004. Proc. 29th ICRC,
Pune, India, 2005.
9. Baisultanova L., Belov A., Buetikofer R., et al. Variations of geomagnetic cutoff rigidities
during the series of geomagnetic storms in January 2005: observations and modeling. Proc.
29th ICRC, Pune, India, 2005.
10. Belov A., Buetikofer R., Eroshenko E.A., et al. Frequency of Forbush effects as an index of
solar activity. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
11. Belov A., Gushchina R., Eroshenko E., et al. Estimates of longtime detector stability of the
worldwide neutron monitor network. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
12. Belov A., Gushchina R., Obridko V., et al. The relation of the global magnetic solar field
indices and the solar wind characteristics with the long-term variations of galactic cosmic
rays. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
13. Belov A., Gushchina R., Obridko V., Shelting B., Yanke V. Long-term variations of galactic
cosmic rays in the past and future from observations of various solar activity characteristics.
Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2005.
14. Eroshenko E., Belov A., Mavromichalaki H., et al. Ground level enhancement of the solar
cosmic rays on January 20, 2005. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
15. Karpov S.N., Karpova Z.M., Balabin Yu.V., et al. Study of GLE events with use of the EASarray data. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
16. Karpov S.N., Karpova Z.M., Petkov V.B., et al. New neutron monitor station in Baksan
valley. International Journal of Modern Physics A, 2005.
17. Karpov S.N., Miroshnichenko L.I., Vashenyuk E.V. The muon bursts with energy > 200
GeV during GLE events of 21-23 solar activity cycles. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
18. Krymsky G.F., Krivoshapkin P.A., Grigoryev V.G., Gerasimova S.K. Coupling coefficients
for the ground and underground muon detectors. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
19. Krymsky G.F., Krivoshapkin P.A., Mamrukova V.P., Gerasimova S.K. North-south
4
anisotropy of cosmic rays and the IMF neutral surface. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
20. Krymsky G.F., Krivoshapkin P.A., Mamrukova V.P., Gerasimova S.K. The 11-year
modulation of density and the annual variation in the north-south cosmic ray anisotropy at
different phases of a solar magnetic cycle. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
21. Starodubtsev S.A., Turpanov A.A., Kudela K., et al. Real-time cosmic ray distributed
(RECORD) database: A status report. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
22. Struminsky A. On possibility of prolonged two step production of high energy neutrons
during the solar flare on 28 October 2003. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
23. Struminsky A. Variations of solar proton spectrum during the ground level enhancement on
2005 January 20. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
24. Timofeev V.E., Filippov A.T. Solar cosmic rays in October-November 2003 and the particle
acceleration by shocks in interplanetary medium in the October 28, 2003 event. Proc. 29th
ICRC, Pune, India, 2005.
25. Timofeev V.E., Krivoshapkin P.A., Grigoryev V.G., et al. Increase of the solar energetic
particle flux on January 20, 2005. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
26. Timofeev V.E., Miroshnichenko L.I., Samsonov S.N., et al. Synchronous manifestations of
160-min pulsations in the atmospheric pressure at widely separated stations. Proc. 29th
ICRC, Pune, India, 2005.
27. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B., et al. Energetic solar particle dynamics
during 28 October, 2003 GLE. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
28. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B., et al. Relativistic solar cosmic rays in
January 20, 2005 event. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
29. Yanke V., Bazhutov Yu., Bazhutova S., et al. Scintillation spectrometric super-telescope
IZMIRAN for cosmic ray muons monitoring and new particles search. Proc. 29th ICRC,
Pune, India, 2005.
30. Yanke V., Belov A., Eroshenko E., et al. An alert system for ground level enhancements.
Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
31. Yanke V., Sarlanis C., Souvatzoglou G., et al. System of data accumulation for
multidirectional muon telescopes and hodoscopes. Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005.
Дополнительная информация по разделу «Наземный мониторинг»
1. Защищены дипломные и курсовые работы:
Дипломная работа- 5(ЯГУ ФТИ).
Курсовая работа –1 (ЯГУ ФТИ)
Сдан 1 кандидатский экзамен (ИЗМИРАН)
Сдано 3 экзамена в аспирантуру (ИЗМИРАН).
Зачислен один молодой специалист (ИЗМИРАН), имеется 1 аспирант (ИКФИА).
Читаются лекции в Якутском государственном университете 4 курса
для студентов 4 и 5 курсов физического и радиотехнического факультетов.
2. Публикации в 2005 году
Опубликовано - 28 статей, сдано в печать - 31 работа,
Сделан - 41 доклад на 5 конференциях, из них 1 - приглашенный.
3. Участие в конференциях:
1). 29-я Международная конференция по космическим лучам, Пуне,
India, 3-10 August 2005 г. (19 докладов).
2). Международный симпозиум «Экстремальные солнечные события:
фундаментальная наука и прикладные аспекты» (SEE-2005),
Нор-Амберд, Армения, 26-30 сентября 2005 г. (7 докладов).
5
3). Всероссийская конференция «Экспериментальные и теоретические
исследования основ прогнозирования гелиогеофизической активности»,
ИЗМИРАН, Троицк, 10 - 15 октября 2005 г. (12 докладов).
4). VIII Всероссийская конференция с участием иностранных ученых
«Современные методы математического моделирования природных
и антропогенных катастроф». Кемерово. 2005г. (1 доклад).
5). VIII Конференция молодых ученых «Астрофизика и физика
околоземного космического пространства», Иркутск, БШФФ 2005г. (2 доклада).
4. Публикации в средствах массовой информации:
осуществляется непрерывный контакт со СМИ
по вопросам космической погоды (Белов).
5. Поддержка работы за счет:
Гранты РФФИ:
04-02-16763, 03-07-90389, 05-02-17251, 05-02-26967,
04-02-16952 (БНО);
03-02-96026, 03-02-31007 (ИКФИА);
Грант НШ - 422.2003.2 (ИКФИА);
Грант НШ - 1828.2003.02 (БНО).
Госконтракты:
1). Программа фундаментальных исследований президиума РАН № 30
«Солнечная активность и процессы в системе Солнце-Земля».
2). Федеральная целевая программа «Интеграция» (проект И0586/920)-БНО
6