Real-time monitoring of the behavior of the daily anisotropy vector of cosmic rays according to the data of neutron monitors at Yakutsk and Tiksi stations

全文:

ВВЕДЕНИЕ

Важным направлением в области современных прикладных исследований космических лучей (КЛ) является прогноз геоэффективных возмущений солнечного ветра [1–3]. Поэтому, с целью прогноза наземных проявлений космической погоды, с начала 2008 г. в ИКФИА СО РАН, на основе гармонического анализа в режиме реального времени 1-часовых данных регистрации нейтронного монитора и наземного вертикального мюонного телескопа, входящих в состав Якутского спектрографа им. А.И. Кузьмина, проводится непрерывный мониторинг и анализ параметров суточной анизотропии КЛ [4–7]. Однако, из-за существенных различий в энергетических и приемных характеристиках приборов, а также значительной зависимости интенсивности мюонов от температуры атмосферы на разных аэрологических уровнях и отсутствия информации о ней, результаты расчетов параметров анизотропии КЛ зачастую расходятся между собой. Результаты этого мониторинга использовались для прогноза начал крупномасштабных возмущений солнечного ветра независимо от уровня их геомагнитных проявлений. С учетом приведенного, начиная с 2022 г. мы начали использовать данные нейтронных мониторов станций Якутск (24-NM-64) и Тикси (18-NM-64) [8], входящих в состав уникальной научной установки «Российская национальная наземная сеть станций космических лучей». Данные регистрации этих детекторов являются полностью независимыми друг от друга. Эти станции значительно (почти на 10 градусов) разнесены по широте, но находятся практически на одном меридиане. Регистрируемая этими детекторами интенсивность нейтронов практически не имеет зависимости от температуры атмосферы, а зависит только от приземного давления, которое легко учитывается. В данной работе проведен предварительный анализ результатов нового мониторинга. Показано, что использование данных нейтронного монитора станции Тикси дает возможность получения дополнительных сведений для создания эффективной методики прогноза больших геомагнитных возмущений в приполярных областях Земли, где их негативные земные проявления наиболее заметны.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

При относительно невозмущенном солнечном ветре проводимый с 2022 г. мониторинг по данным станций нейтронных мониторов Якутск и Тикси в реальном времени дает устойчивые и практически совпадающие между собой результаты определения параметров вектора суточной анизотропии КЛ $\overrightarrow{A}1$ [8]. В тоже время, предварительные исследования во время наблюдавшихся в 2022 г. геомагнитных возмущений с амплитудой A< –50 нТл показали, что наблюдаемое в эти периоды поведение вектора суточной анизотропии КЛ по данным этих станций может сильно отличаться как до начала магнитной бури, так и после.

С учетом одновременного наличия непрерывных данных на обеих станциях, было проведено сравнение результатов гармонического анализа для 4 из 6 наблюдавшихся в 2022 г. геомагнитных бурь с амплитудой Dst-индекса A < –50 нТл [9]: 9–10 февраля, 12–13 марта, 13–14 апреля и 26–27 мая. (рис. 1). Приведены поведение Dst вариаций и вектора суточной анизотропии КЛ $\overrightarrow{A}1$, полученные по данным нейтронных мониторов в Якутске и Тикси в системе GSE. При геомагнитной буре в марте 2022 г. (рис. 1б) поведение векторов суточной анизотропии было практически одинаковым, но в остальных трех случаях до или после начала возмущений есть заметные отличия.

 

Рис. 1. Поведение Dst-индекса и векторов суточной анизотропии $\overrightarrow{\mathbf{A}}\mathbf{1}$ до и после начала 4 геомагнитных бурь, по данным станций Якутск и Тикси в системе GSE. По вертикальной оси указана величина азимутальной компоненты a₁₁ вектора суточной анизотропии $\overrightarrow{\mathbf{A}}\mathbf{1}$

 

Как видно из рис. 1, поведение вектора $\overrightarrow{A}1$ по данным нейтронного монитора станции Тикси (рис. 1а, 1в и 1г) более чувствительно к приближению геомагнитной бури, чем по Якутску, а для случая в апреле 2022 г. (рис. 1в), радиальная компонента после начала возмущения имеет даже другой знак. Таким образом, можно заключить, что эффекты модуляции в распределении КЛ в приведенных возмущениях по данным станций Якутск и Тикси имеют существенные расхождения, что, по-видимому, связано с геоширотной разницей их расположений. Необходимы дальнейшие исследования результатов проводимого мониторинга с целью определения новых характерных предикторов прихода крупномасщтабных геоэффективных возмущений солнечного ветра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предварительные результаты вновь созданного варианта мониторинга космической погоды по данным нейтронных мониторов станций Якутск и Тикси в реальном времени, указывают на дополнительные возможности в развитии методики прогноза больших геомагнитных возмущений в приполярных областях Земли. Это, по-видимому, связанно с особенностями модуляции распределения КЛ в высоких геоширотах. Необходимы дальнейшие исследования с целью повышения эффективности прогноза геомагнитных возмущений.

Работа выполнена в рамках темы государственного задания (регистрационный номер ЕГИСУ НИОКТР 122011700180-7).

作者简介

A. Zverev

Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: ZverevAS@ikfia.ysn.ru
俄罗斯联邦, Yakutsk

S. Starodubtsev

Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: ZverevAS@ikfia.ysn.ru
俄罗斯联邦, Yakutsk

V. Grigoryev

Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: ZverevAS@ikfia.ysn.ru
俄罗斯联邦, Yakutsk

P. Gololobov

Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: ZverevAS@ikfia.ysn.ru
俄罗斯联邦, Yakutsk

参考

补充文件