Анализ динамики энергетического спектра в солнечном

УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
Е.И. ЯКОВЛЕВА
Научный руководитель – А.А. ПЕТРУХИН, д.ф.-м.н., професор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА
В СОЛНЕЧНОМ ПРОТОННОМ СОБЫТИИ
13 ДЕКАБРЯ 2006 ГОДА
Проведен анализ временной динамики энергетического спектра солнечных космических лучей (СКЛ) в
событии 13 декабря 2006 года по данным мюонного годоскопа УРАГАН, нейтронных мониторов и
спутниковых детекторов. Сделан предварительный вывод о наличии протонов с энергиями от 10 до 30 ГэВ в
первые минуты исследуемого события. Показано, что в течение следующих десяти минут поток протонов
высоких энергий очень быстро убывает. Данный результат подтверждается как наземными, так и
спутниковыми детекторами космических лучей.
Вспышки на Солнце представляют собой одно из самых мощных проявлений солнечной активности. Во
время вспышки потоки электромагнитного излучения в ультрафиолетовой и особенно в рентгеновской области спектра увеличиваются на несколько порядков. Также нередки случаи ускорения частиц солнечной
плазмы до достаточно высоких энергий – вплоть до десятков ГэВ. Изучение солнечных вспышек и
исследование образующихся в них потоков СКЛ, особенно в ГэВ-ной области очень важно для понимания
физических процессов, проходящих в зоне вспышки, и в частности механизмов ускорения частиц. Кроме
того, такие исследования имеют и практический аспект, так как при современном уровне развития
орбитальной техники и космонавтики солнечные вспышки несут значительную радиационную опасность
для различных систем космических аппаратов и для человека [1-3].
Исследования солнечных космических лучей высоких энергий ведутся уже много лет с использованием
спутниковых детекторов и наземной аппаратуры [4]. Однако основные успехи в этой области связаны с
исследованием потоков нерелятивистских и субрелятивистских частиц с энергиями до 1 ГэВ. Новые
возможности для исследований вариаций космических лучей, в том числе солнечных, с помощью наземных
детекторов открываются при использовании мюонных годоскопов, которые расширяют возможности
исследования СКЛ в области энергий до нескольких десятков ГэВ и позволяют непосредственно наблюдать
пространственно-угловые вариации потока мюонов во время солнечных возмущений [5].
В настоящей работе на основе анализа данных мюонного годоскопа УРАГАН получена оценка спектра
СКЛ для события 13 декабря 2006 года, которое является последним примером проявления мощной солнечной активности. В диапазоне энергий первичных протонов от 4 до 30 ГэВ спектр СКЛ имеет вид Jp(E)=21∙E5.06±0.33
[см-2∙с-1∙ср-1∙ГэВ-1]. Следует отметить, что ранее анализ таких событий проводился в основном по
данным нейтронных детекторов. В представленной работе исследовались различные варианты совместного
анализа данных нейтронных мониторов и мюонного годоскопа. Показано, что наиболее оптимальным
вариантом для вычисления показателя энергетического спектра является совместное использование данных
этих установок, что объясняется существенно разными величинами эффективных энергий солнечных
протонов, дающих вклад в темп счета наземных детекторов. Подобная методика позволяет значительно
снизить погрешности в определении параметров энергетического спектра солнечных космических лучей.
Впервые прослежена временная динамика энергетического спектра СКЛ в событии 13 декабря 2006 года
в области энергий более 10 ГэВ по данным мюонного годоскопа УРАГАН. Показано, что в первые минуты
исследуемого события в потоке СКЛ присутствуют протоны с энергиями от 10 до 30 ГэВ, а за последующие
десять минут поток протонов таких энергий очень быстро убывает. Данный результат подтверждается как
наземными [6], так и спутниковыми детекторами космических лучей [7]. Полученные результаты будут
важны при анализе солнечных протонных событий 24 солнечного цикла, особенно в области энергий выше
10 ГэВ, которая позволяет получать уникальную информацию о процессах генерации СКЛ высоких энергий.
Работа выполнена в Научно-образовательном центре НЕВОД при поддержке Роснауки.
Список литературы
M.I. Panasyuk. Cosmic ray and radiation belt hazards for space missions. In: Space storms and space weather hazards. Ed. by I.A. Daglis // The Netherlands, Kluwer Acad. Publ. 2001.
1.
2. Н.В. Кузнецов, М.И. Панасюк // Вопросы атомной науки и техники, сер. Физика радиационного
воздействия на радиоэлектронную аппаратуру, вып. 1-2 (2001) 3.
86.
3.
R.A. Nymmik // Adv. Space Res., 21 (1998) 1689.
4.
L.I. Miroshnichenko, J.A. Perez-Peraza // International Journal of Modern Physics A, 23, issue 01 (2008)
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
5.
D.A. Timashkov et al. // Astroparticle Physics, 30 (2008) 117.
6.
E.V. Vashenyuk, et al. // Geomagnetism and Aeronomy, 48, No. 2 (2008) 149
7.
N.De Simone et al // Proceedings of the 31st ICRC, Lodz 2009. SH1.2, ID 794.