Главная - ГКЛ средних энергий и эксперимент РБМ

ГКЛ средних энергий и эксперимент РБМ

Наиболее ценными экспериментальными данными, на которые можно опираться при изучении вариаций ядерной компоненты ГКЛ как в ближней, так и в дальней гелиосфере, являются дифференциальные энергетические спектры частиц в т. н. диапазоне средних энергий (T = 100-500 МэВ/нуклон), а также интегральная скорость счёта всех ядер с энергией T > 70 МэВ. Этот диапазон энергии ГКЛ столь важен по следующим причинам:

  • Интенсивность и амплитуда вариаций интенсивности различного типа (остаточная, 11- и 22- летняя и др.) значительны как около Земли, так и в дальней гелиосфере.
  • Вклад в измеряемую интенсивность ядер аномальных космических лучей в этом диапазоне мал.
  • Существуют длинные ряды данных по интенсивности ГКЛ этих энергий, измеренной на космических аппаратах, как во внутренней гелиосфере (КА IMP на r= 1 а.е с конца 1960-х годов), так и в промежуточной и дальней гелиосфере (КА Pioneer 10 и 11 с 1972-1973 гг., Voyager 1 и 2 с 1977 г.).

Однако до конца 10960-х прямые регулярные измерения интенсивности ГКЛ средних энергий не проводились. Кроме того, околоземные данные стали значительно менее детальными после октября 2001 г., когда статус IMP-8 изменился, а с конца 2006 г. данные об интенсивности ГКЛ средних энергий с IMP-8 вообще перестали поступать. С другой стороны, ГКЛ средних энергий должны давать основной вклад в разность потоков космических лучей, измеряемых на стратосферных высотах на высоких (порог геомагнитного обрезания Rc = 0.6 ГВ, Кольский полуостров, Россия) и средних (Rc = 2.3 ГВ, г. Долгопрудный, Московская область) геомагнитных широтах. Эти измерения осуществляются в долговременном эксперименте регулярного баллонного мониторинга космических лучей в земной атмосфере (РБМ эксперимент, http://sites.lebedev.ru/DNS_FIAN/), проводимом ФИАН с 1957 г. Таким образом, указанная разность может быть использована для получения информации об интенсивности ГКЛ средних энергий на r = 1 а. е. до ~ 1970 г., а также для уточнения этой информации после 2001 г.

Энергетические спектры ядер водорода и гелия ГКЛ в периоды минимума (синие кривые) и максимума (зелёные кривые). Красные линии - немодулированный спектр ГКЛ. Розовая полоса - диапазон средних энергий ГКЛ, а вертикальные линии RcMu и RcMo - жёсткости геомагнитного обрезания для Мурманска и Москвы. Масштаб под верхними осями абсцисс - количество вещества над прибором X, на которой только первичные частицы с энергией T'n > Tn дают вклад в скорость счёта детекторов РБМ.
Легко видеть, что разность потоков частиц, измеренных в эксперименте РБМ в области низких X (т. е. больших высот) над Мурманском и Москвой, в основном определяются интенсивностью ГКЛ средних энергий
В качестве характеристики измеряемых в эксперименте РБМ потоков частиц, с разностью которой для Мурманска и Москвы будет сопоставляться интенсивность ГКЛ средних энергий, мы выбираем скорость счёта детекторов в максимуме высотной кривой, как наиболее надёжно определяемую характеристик интенсивности частиц в стратосфере.На рисунке сравнивается поведение во времени нормированных на 100% в минимуме 23-его цикла солнечной активности среднемесячных значений скоростей счета детекторов ГКЛ по данным космических аппаратов, эксперимента РБМ и нейтронных мониторов.
Видно, что разность скоростей счёта детекторов РБМ в максимуме высотной кривой ведёт себя аналогично интенсивности ГКЛ средних энергий.