Variacii kosmicheskih luchei

VARIACII KOSMIChESKIH LUChE' - vremennye i prostranstvennye izmeneniya potoka kosmicheskih luchei (KL) galaktich. i solnechnogo proishozhdeniya, nepreryvno bombardiruyushih zemnuyu atmosferu.

Na poverhnosti Zemli intensivnost' kosmich. luchei zavisit ot temp-ry n davleniya vozduha, shiroty punkta nablyudeniya i sostoyaniya geomagn. polya, el.-magn. obstanovki v Solnechnoi sisteme i fiz. uslovii v Galaktike. V sootvetstvii s etim V. k. l., obuslovlennye izmeneniem ukazannyh faktorov, delyat na tri klassa. Variacii I i II klassov (meteorolognch. proishozhdeniya i obuslovlennye izmeneniyami magn. polya Zemli) s pomosh'yu spec. metodiki mogut byt' isklyucheny iz dannyh nablyudenii, chto pozvolyaet v chistom vide nahodit' variacii III klassa, t. e. variacii pervichnyh KL, k-rye predstavlyayut naibol'shii interes. K III klassu V. k. l. otnosyatsya, v chastnosti, vnezapnye moshnye vozrastaniya potoka KL, svyazannye s solnechnymi vspyshkami (sm. Solnechnye kosmicheskie luchi).

Amplituda variacii pervichnyh KL zavisit ot energii chastic i napryazhennosti mezhplanetnyh magn. polei. Poetomu issledovanie V. k. l. yavl. effektivnym sredstvom zondirovaniya mezhplanetnogo prostranstva kak vblizi zemnoi orbity, tak i v masshtabah Solnechnoi sistemy n Galaktiki.

Ris. 1. Shema solnechnogo mezhplanetnogo magnitnogo polya pri vspyshke na Solnce. Strelkami pokazano napravlenie silovyh linii polya.

Bol'shinstvo variacii III klassa (periodich. 11-letnie, 27-dnevnye, solnechno-sutochnye, a takzhe t. n. effekt Forbusha i dr.) obuslovleno "vymetaniem" KL iz Solnechnoi sistemy neodnorodnymi magn. polyami ("magnitnymi oblakami", ris. 1; sm. takzhe ris. 6 v st. Kosmicheskie luchi), dvizhushimisya ot Solnca vmeste s solnechnym vetram (potokom plazmy iz atmosfery Solnca). Solnechnaya aktivnost' izmenyaetsya s periodom ok. 11 let. Analogichnym obrazom koleblyutsya moshnost' solnechnogo vetra n kolichestvo "magnitnyh oblakov". Intensivnost' KL kolebletsya s blizkim periodom (11-letnyaya variaciya), prichem integral'nyi potok galaktich. KL vblizi orbity Zemli umen'shaetsya primerno vdvoe pri perehode ot minimuma k maksimumu solnechnoi aktivnosti. "Vymetanie" KL iz okolozemnogo prostranstva v maksimume solnechnoi aktivnosti naibolee effektivno dlya chastic s energiei eV. Sushestvennuyu rol' v 11-letnei V. k. l. igrayut krupnomasshtabnaya struktura i dinamika geliomagnitosfery.

27-dnevnaya V. k. l. s amplitudoi 10% v mezhplanetnom prostranstve na orbite Zemli sootvetstvuet periodu vrasheniya Solnca i obuslovlena asimmetriei potoka magn. neodnorodnostei v solnechnom vetre.

Ris.2. Eksperimental'nye zapisi variacii kosmicheskih luchei i magnitnogo polya vo vremya geomagnitnoi buri. Na verhnei zapisi strelkoi otmechen moment, kogda intensivnost' geomagnitnogo polya minimal'na; na etot zhe moment prizoditsya effekt Forbusha (DB - izmenenie indukcii magnitnogo polya).

Effekt Forbusha (ego vpervye otmetil v 1937 g. amer. fizik S. Forbush) predstavlyaet soboi kratkovremennoe ponizhenie intensivnosti KL (na 50% v mezhplanetnom prostranstve i do 25-30% na poverhnosti Zemli), obychno svyazannoe s geomagn. burei (ris. 2). Etot effekt vyzyvaetsya rasseyaniem galaktich. KL magn. polyami, perenosimymi solnechnymi korpuskulyarnymi potokami (t. e. solnechnym vetrom, usilennym vspyshkami na Solnce), kogda polya okazyvayutsya u Zemli i kak by zashishayut ee ot KL. Osobenno glubokie ponizheniya intensivnosti KL nablyudalis' v iyule 1959 g., v noyabre 1960 g., v avguste 1972 g., v fevrale i mae 1978 g., v avguste - sentyabre 1979 g., v mae i oktyabre 1981 g., v iyule 1982 g.

Solnechno-sutochnaya variaciya s amplitudoi 2%, svyazannaya s sutochnym vrasheniem Zemli, sootvetstvuet anizotropii potoka pervichnyh KL, k-raya obuslovlena razlichiem sv-v solnechnogo vetra v napravlenii na Solnce i v protivopolozhnom napravlenii.

Issledovaniya variacii III klassa i vspyshek solnechnyh KL pozvolili ocenit' napryazhennost' kvaziregulyarnogo mezhplanetnogo magn. polya (nizhnii predel 5-10^-6 Gs, sr. znachenie na orbite Zemli ~10^-5 Gs, chto soglasuetsya s rezul'tatami pryamyh izmerenii na KA). Neodnorodnosti mezhplanetnogo polya imeyut harakternye razmery ~10¹⁰-10¹¹ sm (napomnim, chto diametr Zemli raven 1,28^.10⁹ sm), napryazhennost' polya v nih kolebletsya v predelah 10^-5-10^-4 Gs. Bylo ustanovleno takzhe, chto v perednei chasti solnechnyh korpuskulyarnyh potokov plotnost' mezhplanetnoi plazmy i napryazhennost' magn. polya uvelicheny, kak pravilo, primerno v 4 raza ("magnitnyi porshen'"), a inogda i znachitel'no sil'nee.

V. k. l. dayut unikal'nuyu vozmozhnost' issledovat' sv-va solnechnogo vetra perpendikulyarno ploskosti ekliptiki na bol'shih rasstoyaniyah ot Solnca. Dlya pryamyh izmerenii dostupna lish' oblast' vblizi ploskosti ekliptiki, gde prohodyat trassy KA, napravlyaemyh k dalekim planetam Solnechnoi sistemy. Issledovanie gradienta kosmich. luchei perpendikulyarno ploskosti ekliptiki pokazyvaet, chto forma polosti, zapolnennoi solnechnym vetrom, malo otlichaetsya ot sfericheskoi.

Izuchenie V. k. l. daet nezavisimyi metod issledovaniya obshego magn. polya Solnca kak zvezdy. Ocenki etogo polya, po dannym ob 11-letnih V. k. l., dayut velichinu ok. 2 Gs. Kak pokazali izmereniya na KA za orbitoi Yupitera, vysokoshirotnoe pole Solnca vytyagivaetsya na ochen' bol'shie rasstoyaniya po obe storony ot ekvatora, obrazuya obshirnuyu geliomagnitosferu. Vblizi ploskosti solnechnogo ekvatora linii protivopolozhnogo napravleniya, vytyanutye solnechnym vetrom, po-vidimomu, "soprikasayutsya" i obrazuyut neitral'nyi plazmennyi sloi dovol'no slozhnoi ("gofrirovannoi") formy. Prohozhdenie Zemli cherez etot sloi proyavlyaetsya v vide nablyudaemoi znakoperemennosti sektornoi struktury mezhplanetnogo magnitnogo polya.

S povysheniem tochnosti nazemnoi i vneatmosfernoi registracii vozrosla rol' issledovaniya V. k. l. kak metoda izucheniya sv-v zemnoi magnitosfery (opredelenie parametrov kol'cevogo toka, voznikayushego pri razvitii geomagn. buri, sm. Magnitosfery planet), ionosfery (obrazovanie ionizovannogo sloya za schet galaktich. KL i usilennaya ionizaciya v polyarnoi ionosfere vo vremya vspyshek solnechnyh KL), ozonosfery (opustoshenie ozonnogo sloya) i dr.

Lit.: Dorman L. I., Variacii kosmicheskih luchei i issledovanie kosmosa, M., 1963; ego zhe, Eksperimental'nye i teoreticheskie osnovy astrofiziki kosmicheskih luchei, M., 1975; Miroshnichenko L. I., Kosmicheskie luchi v mezhplanetnom prostranstve, M., 1973; Toptygin I. N., Kosmicheskie luchi v mezhplanetnyh magnitnyh polyah, M., 1983.

(L.I. Miroshnichenko)