Полная версия

Главная arrow Экология arrow Влияние вторичных нейтронов космических лучей на тропосферу и биосферу Земли: эколого-экономический аспект

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

СОЛНЕЧНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ВТОРИЧНЫХ НЕЙТРОНОВ

Классификация вариаций космических лучей

В п. 2.3 было показано, что наблюдаемая интенсивность вторичных частиц типа i с жесткостью R в пункте К на уровне х0 будет

где RK - эффективная жесткость обрезания частиц в пункте К. Со временем могут меняться следующие параметры: первичный спектр D(Z?) - за счет процессов в межпланетном пространстве, в Галактике; интегральная кратность генерации ml(R,x0) за счет изменения в земной атмосфере - этот фактор особенно существенен для нейтронов; RK - за счет процессов в недрах Земли и ее магнитосфере. Предположим для начала, что изменение указанных параметров сравнительно небольшое, так что эффектами второго порядка, типа интерференционных, можно пренебречь. Тогда, варьируя (3.1) по D(R), ml(R,x0) и RK, а также разделив левую и правую части полученного уравнения на jlK, найдем основную формулу, определяющую классификацию вариаций космических лучей:

В соответствии с выражением (3.2) все вариации космических лучей можно разбить на три класса:

класс I связан с изменением интегральной кратности генерации в результате каких-либо изменений в земной атмосфере (давления, температуры, перераспределения воздушных масс). Это вариации космических лучей атмосферного происхождения, или так называемые метеорологические эффекты;

класс II связан с изменением геомагнитного порога обрезания в результате каких-либо геомагнитных возмущений;

класс III связан с изменением первичного энергетического спектра D(R) в результате ускорения и торможения частиц космическими электромагнитными полями, рассеяния частиц на магнитных неоднородностях, дополнительного притока частиц в результате процессов генерации, анизотропией космических лучей в пространстве. Это наиболее широкий и важный класс вариаций - вариации внеземного происхождения.

В табл. 4 приведены характерные амплитуды основных вариаций космических лучей и замечания об их природе.

Классификация вариаций

Класс

Типы вариаций космических лучей

Наблюдаемая

р-мезонный компонент

Изменение интегральной кратности генерации

Г игавариации (характерные времена 109 лет), %

-100

Сезонные, %

5

Суточные, % °С

0,1-0,2

Температурный эффект, % /°С

0,1-0,2

Барометрический эффект, %/мбар

0,1-0,2

Микровариации, %

<0,005

Изменение геомагнитного порога обрезания

Вариации с характерными временами несколько тысяч лет, %

6-10

Возрастания в период главной фазы магнитного поля бури на фоне основного понижения, %

3

Вековые вариации

-

Солнечно-суточные (локальный источник), %

1

микровариации

<0,05

Изменение первичной компоненты за пределами геомагнитного поля А) Модуляционные эф- фекты, связанные с деятельностью Солнца

Г игавариации

-

Вековые вариации

-

11-летние, %

6

27-дневные, %

-0,5

Таблица 4

космических лучей [3]

амплитуда

Природа вариаций

Нейтронный

компонент

В стратосфере и на границе атмосферы

-100

-

Изменение свойств атмосферы

1

-

Изменения поглощения и распада вторичных частиц в связи с изменением метеорологических условий над пунктом наблюдения

1

-

Флуктуации атмосферных условий

-

-

0,7

-

-

-

30-40

В 2 - 3 раза

10

Непосредственное наблюдение изменения геомагнитного порога (на высоких широтах в десятки раз)

Влияние вариаций токовых систем и магнитосферы на траектории космических лучей и геомагнитный порог обрезания

-

-

Вековые вариации геомагнитного поля

3

Асимметрия и изменения геомагнитного порога и канализационное распространение малоэнергетичных частиц через хвост магнитосферы в ночное время

-

-

Флуктуации магнитосферы

-

-

Изменение характера солнечной активности и условий в межпланетном пространстве за характерные времена, 109 лет

-

-

Вековые вариации солнечной активности и соответствующие изменения солнечного ветра

20

В два раза выше нормального уровня

Рассеяние галактических космических лучей на неоднородностях замороженных магнитных полей, движущихся от Солнца, их конвекционный вынос, диффузия и адиабатическое охлаждение

-1-2

-10

Асимметрия в потоке неоднородностей от Солнца и секторальная структура межпланетных магнитных полей

Класс

Типы вариаций космических лучей

Наблюдаемая

р-мезонный компонент

Со спорадическим периодом 7-35 суток, %

~0,5

Солнечно-суточные, %

0,2-0,3

Микровариации, %

<0,05

Эффект Форбуша (понижение во время магнитной бури), %

102я1

Возрастание перед эффектом Форбуша, %

1

Изменение первичной компоненты за пределами геомагнитного поля Б) Генерация быстрых частиц на Солнце

Большие возрастания интенсивности космических лучей, связанные с мощными хромосфер- ными вспышками (амплитуды приводятся для случая 23 февраля 1956 г.), %

400

Малые возрастания, связанные с обычными хромосферными вспышками, %

0,1-0,2

Анизотропия, %

100

Флуктуации и микровариации

-

Продолжение табл. 4

амплитуда

Природа вариаций

Нейтронный

компонент

В стратосфере и на границе атмосферы

~1-2

~10

0,5

2

Анизотропия, вызываемая воздействием на космические лучи электромагнитных полей в межпланетном пространстве и в корпускулярных потоках

-

-

Флуктуации потока космических лучей на магнитных неоднородностях солнечного ветра

30

50

Рассеяние и торможение космических лучей магнитными полями, замороженными в солнечных корпускулярных потоках и в результате взаимодействия космических лучей с ударными волнами

2

-

Увеличение энергии космических лучей, отражающихся от переднего фронта ударной волны, движущейся к Земле

5 000

В тысячи раз выше нормального уровня

Генерация частиц в области солнечной вспышки электромагнитным механизмом ускорения (ударные гидромагнитные волны, систематическое и статистическое ускорение). Возможно через промежуточную стадию (термоядерные реакции) с последующим распространением от Солнца в результате анизотропной диффузии через магнитные поля в межпланетном пространстве и перенесения в магнитных ловушках корпускулярных потоков

1

В десятки и сотни раз выше нормального уровня

100

100

Распространение солнечных (лучей) космических лучей в межпланетном пространстве в результате анизотропной диффузии с учетом конвекции и адиабатического охлаждения частиц

-

-

Флуктуации при генерации за счет рассеяния на магнитных неоднородностях в межпланетном пространстве

Класс

Типы вариаций космических лучей

Наблюдаемая

р-мезонный компонент

Изменение первичной компоненты за предела- ми геомагнитного поля В) анизотропия вариации интенсивности галактических космических лучей

Г игавариации (характерные времена 108-109лет)

В десятки и сотни раз

Аномальное поведение солнечно-суточной вариации в минимуме солнечной активности (22-летние изменения суточной вариации), %

0,2-0,3

0,1 % в области энергий в десятки и сотни ГэВ - по данным скрещенных телескопов в минимуме солнечной активности; 0,1 - 1,0 и % для сверхвысоких энергий по данным широтных атмосферных ливней

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>