ИЗМИРАН ФИАН ПГИ КНЦ РАН ИСЗФ СО РАН БНО ИЯИ РАН ИКФИА СО РАН

1. темапроектов 2.1 и 2.2 "Космические лучи в гелиосферных процессах по стратосферным и наземным наблюдениям" ИЗМИРАН ФИАН ПГИ КНЦ РАН ИСЗФ СО РАН БНО ИЯИ РАН ИКФИА СО РАН ИНГГ СО РАН ИКИР ДВО РАН http://cr0.izmiran.ru/mosc/main.htm Этап 2009 г.

2. Мировая сеть станций космических лучей

3. Целью проекта является: получение новых знаний о физических процессах, ответственных за спорадические явления на Солнце и в межпланетной среде и их взаимосвязи с динамикой потоков высокоэнергичных частиц на орбите Земли. Целью проекта в его экспериментальной части является накопление многолетних рядов наблюдений космических лучей (КЛ) и их научный анализ в связи с явлениями в гелиосфере и в околоземном пространстве.

4. Долговременные наземные наблюдения на российской сети станций КЛ • 1.В течение 2009г. проведены регулярные измерения нейтронной компоненты космических лучей (КЛ) на нейтронных мониторах станций: Апатиты, Москва, Магадан, мыс Шмидта, Баксан, Якутск, Тикси, Иркутск (3 уровня), Норильск, Новосибирск. Зарегистрированные вариации КЛ характерны для минимума солнечной активности, на который приходится 2009г. В течение всего года не наблюдалось крупных форбуш-эффектов и событий, связанных с приходом солнечных КЛ на Землю. • Данные измерений интенсивности КЛ за 2009г. доступны в сети Интернет по адресам: • http://cr0.izmiran.rssi.ru/common/links.htm, http://ysn.ru/ipm http://cgm.iszf.irk.ru/irkt/main.htm, http://www.gs.nsc.ru/russian/cosmrays/eng/index.php, • http://pgia.ru:81/CosmicRay/

5. 1957-2009

6. 2).На основе измерений ионизационной камеры АСК-1 установлено, что направление вектора анизотропии космических лучей с энергией E~60 ГэВ испытывает квазипериодические изменения с периодом 22 года (см. Рис.2). Показано, что основной физической причиной такого поведения анизотропии является изменение направления дрейфа космических лучей на противоположное в цикле солнечной активности, обусловленное сменой полярности общего магнитного поля Солнца. (ИКФИА СО РАН) Рис.2 Угол между вектором анизотропии космических лучей и направлением Солнце-Земля в зависимости от времени (Крымский и др., 2009, Письма в Астроном. ж.). Приведены результаты измерений ионизационной камеры АСК-1 (Якутск); красные точки соответствуют периодам времени с положительной полярностью общего магнитного поля Солнца, синие – отрицательной

7. 3) Показано, что многоканальные наблюдательные комплексы космических лучей, обеспечивают получение информации о вариациях потока первичного излучения в широкой области энергий и дают возможность проводить мониторинг изменения жесткости геомагнитного обрезания, среднемассовой температуры атмосферы и атмосферного давления Р в реальном времени (Рис. 3.). (ИНГГ СО РАН) Рис. 3. Мониторинг геофизических параметров с помощью космических лучей за период 2004 – 2009 гг. на станции Новосибирск. Показаны: вариации интенсивности нейтронов и общей ионизующей компоненты в атмосфере (а); атмосферного давления, измеренного на уровне Земли (b); наблюденной по аэрологическим данным (красная линия) и найденной по космическим лучам Tсм (синяя линия) среднемассовой температуры атмосферы (с); изменения жесткости геомагнитного обрезания (красная линия) и Dst – индекса геомагнитной активности (серая линия) (d) в зависимости от времени

8. 4). Обнаружено систематическое исчезновение анизотропии КЛ вблизи минимумов солнечной активности в эпоху положительной полярности магнитного поля в северной полусфере Солнца (рис.4). Это указывает на наклонение к югу нейтральной поверхности межпланетного магнитного поля. (ИКФИА СОРАН)

9. 5).Завершено создание Якутского спектрографа КЛ, которому присвоено имя А.И. Кузьмина. Спектрограф состоит из нейтронного монитора 24-NM-64, 4-х мюонных телескопов, расположенных на уровнях 0, 7, 20 и 40 м в.э., и ионизационной камеры АСК-1. (рис.5) (ИКФИА СО РАН)

10. 6). Развитие метода глобальной съёмки в реальном времени, включающего предварительную фильтрацию данных и блок автоматического выбора базовых периодов. • Продолжена разработка системы сбора данных Мировой сети нейтронных мониторов, работающих в реальном времени (около 20 детекторов). По этим данным методом глобальной съемки в реальном времени определяются основные характеристики поведения космических лучей: плотность и вектор анизотропии комических лучей. Создан Интернет проект http://cr0.izmiran.ru/CosmicRayAnisotropy/index.htm, в котором представлены данные расчета анизотропии в реальном времени и база данных, в которой представлены результаты наблюдений нейтронной компоненты за весь период, начиная с 1958 года. • http://cr20.izmiran.rssi.ru/AnisotropyCR/Index.php • (ИЗМИРАН)

11. 6). Аппаратное и программное сопровождение Европейской базы данных NMDB нейтронных мониторов высокого временного разрешения. Российский сегмент. Разработаны программные средства для обновления базы данных и для чтения данных базы NMDB. Разработанные средства внедрены на 8 российских станциях. (ИЗМИРАН)

12. 7). Поиск предвестников магнитных бурь по данным мировой сети мюонных телескопов и нейтронных мониторов. Показано, что перед приходом межпланетных возмущения и началом магнитных бурь меняется угловое распределение галактических КЛ и это проявляется в поведении первой гармоники анизотропии КЛ. (ИЗМИРАН) Рис.6. Пример изменения углового распределения интенсивности КЛ в Форбуш-понижении ( август 2001 г.)

13. 8).Исследовано усреднённое поведение плотности и вектора анизотропии космических лучей во время прохождения всех межпланетных ударных волн в 1957-2006 гг. Показано, что средняя анизотропия непосредственно перед SSC существенно увеличивается и её увеличение тем больше, чем больше последующее Форбуш-понижение. На усреднённых величинах анизотропии и плотности КЛ приближение ударной волны начинает сказываться приблизительно за 5 часов до её прихода. Изменения направления анизотропии (особенно для западных источников Форбуш-эффекта) можно видеть значительно раньше. (ИЗМИРАН) Рис.7 Поведение плотности и экваториальной составляющей первой гармоники анизотропии КЛ в периоды SSC, усреднённые методом наложения эпох.

14. Временное распределение интервалов между импульсами адронной компоненты ШАЛ (по данным НМ) Проведено исследование адронного каскада в ШАЛ на установке, объединяющей ливневой детектор «Ковер» и нейтронный монитор 6-НМ-64 Баксанской нейтринной обсерватории. Продолжительность адронного каскада по данным регистрации нейтронным монитором (энергии нейтронов 50-250 МэВ) составляет от 0.5 до 1мс. Временное распределение интервалов между импульсами нейтронного монитора в адронном каскаде может быть представлено суммой 2-х экспонент с постоянными времени 45 и 230 мкс. (ПГИ, БНО) Рис.8 а- распределение временных интервалов между импульсами нейтронного монитора после начала ШАЛ в окне длительностью 5 мс;б-распределение временных интервалов между импульсамиадронной компоненты ШАЛ,представленное суммой двух экспонент с постоянными времени 45 и 230 мкс.

15. Основные и важнейшие результаты работы по Проекту в 2009 году 1.В течение 2009г. проведены регулярные измерения нейтронной компоненты космических лучей (КЛ) на нейтронных мониторах станций: Апатиты, Москва, Магадан, мыс Шмидта, Баксан, Якутск, Тикси, Иркутск (3 уровня), Норильск, Новосибирск. Зарегистрированные вариации КЛ характерны для минимума солнечной активности, на который приходится 2009г. В течение всего года не наблюдалось крупных форбуш-эффектов и событий, связанных с приходом солнечных КЛ на Землю. Данные измерений интенсивности КЛ за 2009г. доступны в сети Интернет по адресам: http://cr0.izmiran.rssi.ru/common/links.htm, http://ysn.ru/ipm http://cgm.iszf.irk.ru/irkt/main.htm, http://www.gs.nsc.ru/russian/cosmrays/eng/index.php, http://pgia.ru:81/CosmicRay/ 2.На основе измерений ионизационной камеры АСК-1 установлено, что направление вектора анизотропии КЛ с энергией E~60 ГэВ испытывает квазипериодические изменения с периодом 22 года. Показано, что основной физической причиной такого поведения анизотропии является изменение направления дрейфа КЛ на противоположное в цикле солнечной активности, обусловленное сменой полярности общего магнитного поля Солнца. (ИКФИА СО РАН) 3. Показано, что многоканальные наблюдательные комплексы КЛ, обеспечивают получение информации о вариациях потока первичного излучения в широкой области энергий и дают возможность проводить мониторинг изменения жесткости геомагнитного обрезания , среднемассовой температуры атмосферы и атмосферного давления Р в реальном времени. (ИНГГ СО РАН) 4. По данным наземных и спутниковых измерений исследованы вариации жесткостного спектра и анизотропии КЛ в энергетическом диапазоне от 1 МэВ до 20 ГэВ в период вспышки солнечных космических лучей в декабре 2006г Показано, что наибольший поток частиц с жесткостью 4 ГВ наблюдался в направлении от Солнца (асимптотическое направление ~ –250, ~1600) 13.12.06 в 04:00 UT. (ИСЗФ СО РАН)

16. 5. Проведено исследование адронного каскада в ШАЛ (широкие атмосферные ливни) на установке, объединяющей ливневой детектор «Ковер» и нейтронный монитор 6-НМ-64 Баксанской нейтринной обсерватории. Продолжительность адронного каскада данным регистрации нейтронным монитором (энергии нейтронов 50-250 МэВ) составляет от 0.5 до 1мс. Временное распределение интервалов между импульсами нейтронного монитора в адронном каскаде может быть представлено суммой 2-х экспонент с постоянными времени 45 и 230 мкс. (ПГИ, БНО ИЯИРАН) 6. Коллективы станций являются соисполнителями Европейского рамочного проекта FP7 #213007 «Real-time database for high resolution Neutron Monitor measurements (NMDB)», в котором участвуют 12 стран, и в режиме реального времени передают 1-мин данные своих станций в международную базу данных: http://www.nmdb.eu/nest/search.php. Организованная Европейская база данных находится в Киле, с зеркалом в Москве, Афинах и Оулу. Российская сеть представлена станциями: Москва, Мирный, Мобильная лаборатория ИЗМИРАН, Апатиты, Баксан, Магадан, Иркутск 2000, Норильск, Якутск, Тикси. (ИЗМИРАН-гол.орган.+ПГИ+ БНО ИЯИРАН+ ИКИРДВО+ ИСЗФСОРАН+ИКФИА) 7. С января 2009г на базе спутниковой системы Iridium организована передача в реальном времени минутных данных нейтронного монитора станции Мирный в ИЗМИРАН. (ИЗМИРАН) 8. На основе кинетического подхода выполнено исследование динамики космических лучей с энергиями 2-300 ГэВ вблизи фронтов межпланетных ударных волн. Показано, что теория хорошо воспроизводит вариации интенсивности космических лучей, регистрируемые наземными установками в период до прихода возмущения к Земле. Тем самым продемонстрирована принципиальная возможность прогнозирования сильных геомагнитных бурь на основе измерений интенсивности космических лучей с заблаговременностью до 2-х суток.(ИКФИА) 9.Завершено создание Якутского спектрографа космических лучей, которому присвоено имя А.И. Кузьмина. Спектрограф состоит из нейтронного монитора 24-NM-64, 4-х мюонных телескопов, расположенных на уровнях 0, 7, 20 и 40 м в.э., и ионизационной камеры АСК-1. (ИКФИА СО РАН)

17. Публикации 2009г.: • В реферируемых журналах (включая работы, принятые к печати): • доклады на конференциях и школах: