Введение к работе
Актуальность темы. Исследование магнитогидродинамической (МГД) турбулентности солнечного ветра (СВ) имеет большое значение для многих вопросов космической физики, поскольку она во многом определяет условия ускорения и распространения космических лучей (КЛ) в межпланетной среде. При этом и сами КЛ играют важную роль в физике космической среды—зачастую они содержат в себе энергию, сравнимую с энергией остальных компонентов среды—и во многих случаях определяют характер динамических процессов, протекающих в СВ.
При взаимодействии КЛ высоких оперши со случайными неодно-родностями межпланетного магнитного поля (ММП) возникают флуктуации интенсивности КЛ с характерными временами от нескольких минут до нескольких часов с пространственными масштабами, отражающими масштабы турбулентности СВ, и амплитудой, зависящей от ее вида и уровня. Поскольку спектральные характеристики интенсивности КЛ оказываются тесно связанными со спектрами магнитных неоднородностей в СВ, совместное рассмотрение данных наблюдений интенсивности КЛ на Земле и регистрации ММП и параметров плазмы СВ на космических аппаратах (КА) позволяет получить информацию о природе флуктуации КЛ, о характере их взаимодействия с тем или иным типом мелкомасштабной ( <С 1 а.е.) МГД-турбуяентнисти во время различных возмущении межпланетной среды.
В силу сказанного исследование процессов взаимодействия КЛ с магнитными полями в межпланетном пространстве необходимо как для понимания фундаментальных свойств космической плазмы, так и для решения многих прикладных проблем.
Цель работы состоит в изучении связи флуктуации КЛ высоких
энергий с магнитозвуковой турбулентностью СВ, выяснении природы динамики-спектра флуктуации КЛ во время различных крупномасштабных возмущений СВ, установлении их связи с циклом солнечной активности.
Научная новизна. Основываясь на установленной ранее связи флуктуации КЛ с флуктуацпямп ММП, предполагалось, что новые важные сведения о механизме высокочастотной [у > 10~4 Гц) модуляции интенсивности КЛ может дать совместное рассмотрение данных о параметрах ММП, плазмы СВ и нейтронной компоненты КЛ. В связи с отим в работе проводилось изучение спектральных характеристик (спектров мощности, функций когерентности) указанных данных измерений вовремя крупномасштабных возмущений СВ (ударные волны (УВ), высокоскоростные потоки СВ, вспышки солнечных КЛ с Ер > 1 ГоВ). Применение, описанных в научной литературе, методов идентификации МГД-турбулеытности дополнено методом статистического поляризационного анализа, ранее развитым для исследования электромагнитных волн оптического диапазона и геомагнитных пульсаций, что позволило повысить надежность идентификации МГД-турбулентности в межпланетной плазме.' Сравнение теоретических соотношений, описывающих связь спектральных характеристик флуктуации К Л с ММП, и эксперимента позволило сделать заключение, что флуктуации КЛ высоких энергий могут возникать вследствие взаимодействия потока КЛ с магнитозвуковой турбулентностью, наблюдаемой в межпланетном пространстве во время различных крупномасштабных возмущений СВ. Показано, что уровень флуктуации КЛ испытывает закономерные измененияв цикле солнечной активности
Защищаемые положения:
1. По данным прямых измерений ММП и параметров плазмы СВ установлено, что флуктуации КЛ высоких энергий, наблюдаемые в
периоды прохождения орбиты Земли вспышечпыми У В, обусловлены магнитозвуковой турбулентностью, развитой r окрестности фронтов УВ.
-
С привлечением данных прямых измерений ММП и параметров плазмы СВ показано, что флуктуации КЛ высоких энергий, регистрируемые в периоды прохождения орбиты Земли высокоскоростными потоками СВ, также обусловлены магнитозвуковыми волнами, наблюдаемыми в области взаимодействия разноскоростных потоков СВ.
-
Обнаружена динамика спектра флуктуации интенсивности КЛ перед возрастанием потока солнечных КЛ на Земле, заключающаяся в появлении в спектрах флуктуации КЛ статистически значимых пиков за время ~ 1 сут до вспышки солнечных КЛ с Ер > 1 ГэВ на Солнце.
4. Установлена значимая корреляционная связь уровня флуктуа
ции интенсивности КЛ высоких энергий с циклом солнечной активно
сти. Обнаружено запаздывание динамики флуктуации КЛ относитель
но максимума цикла солнечной активности на величину сдвига т w 10
мес, связанное с проявлением вспышечной активности Солнца.
Научная и практическая значимость работы. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при решении широкого круга задач, связанных как с вопросами распространения и ускорения КЛ в турбулентной межпланетной среде, так и с динамикой самого солнечного ветра. Поскольку статистические свойства вариаций интенсивности КЛ тесно связаны со свойствами межпланетной среды, результаты данной работы могут быть полезны и при построении статистической теории, описывающей связь вариаций интенсивности КЛ і ММП в широкой области частот, охватывающей весь наблюдаемый ;пектр вариаций. Они также могут служить для разработки методов (иагностики радиационной обстановки ( в области энергий Ер ~ 10 ;эВ-М0 МэВ) в окрестности Земли с помощью наземных измерений
интенсивности К Л высоких анергий.
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постановке и решении изложенных в диссертации задач. Им реализовано большинство используемых в работе рассчетных программ, выполнен весь объем обработки материала.
Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы докладывались на ХХ-й Международной конференции по космическим лучам (Москва, 1987г.), на Международном семинаре по проекту N8 КАПГ (БНР, София, 1985г.), на XXVII пленарном совещании комитета по исследованию космического пространства (СТЭП) (Финляндия, Хельсинки, 1988г.), на Всесоюзных совещаниях секции СПС проблемного Совета "Солнце-Земля" (Горький, 1983г.; Апатиты, 1984г.; Дубна, 1986г.; Ленинград, 1987г.), Всесоюзном семинаре "Солнечный ветер и межпланетное магнитное поле" (Пушино, 1989г.), научных семинарах ИЗМИРАН, ФИАН, ИГиГ СО АН СССР, ИКФИА.СО РАН.
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 6 статьях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем 87 стр., включая 19 рисунков и библиографию 112 наименований.
