Цели и задачи мониторинга

Космические лучи (КЛ) в окрестности Земли представляют собой поток ядер различных элементов со скоростями близкими релятивистским и релятивистскими. Ядерный спектр КЛ крутопадающий, поэтому около 92% этот поток составляют протоны. Далее идут альфа-частицы и другие ядра. В излучении присутствуют жесткие гамма-кванты, электроны, а также нейтрино.

Основным источником КЛ считаются Сверхновые. Эта основная часть КЛ называется галактическими космическими лучами (ГКЛ). Для некоторой части КЛ источником является Солнце в результате мощных солнечных вспышек. Эта часть получила название солнечных космических лучей (СКЛ). ГКЛ и СКЛ составляют первичное космическое излучение.

Космические лучи, чтобы попасть на земную поверхность, проходят через слой атмосферного воздуха, эквивалентный почти 15 ядерным пробегам. В результате ядерного каскада в атмосфере на поверхности Земли образуется излучение, состоящее из элементарных частиц, часть из которых не было в составе первичных КЛ. Основными компонентами вторичных КЛ являются электронно-фотонная, мезонная и нейтронная.

В физике КЛ сложилось 2 основных направления исследований:

— ядерно-физическое (физика элементарных частиц и ядерных взаимодействий),

— астрофизическое (решение вопросов относительно источников и вариаций (измениений интенсивности) КЛ).

Астрофизика КЛ – направление на стыке физики КЛ. астрофизики, гео- и гелиофизики, физики космический плазмы. КЛ обладают высокой чувствительностью к электромагнитным условиям в космическом пространстве, так как они представляют собой поток заряженных частиц. Энергетический спектр и ядерный состав КЛ не постоянен во времени и пространстве. Поток КЛ в межпланетном пространстве строго говоря не изотропен. Наличие пространственной анизотропии при вращении Земли приводит к суточным вариациям КЛ. Интенсивность КЛ подвержено сильному влиянию солнечной активности (СА). Значительные вариации интенсивности КЛ особенно в области низких энергий имеют место в периоды солнечных вспышек и магнитных бурь. На интенсивность КЛ на поверхности Земли оказывают влияние процессы на Солнце и в межпланетном пространстве, а также в магнитосфере и атмосфере Земли. В физике КЛ наблюдаемые вариации интенсивности делят на вариации по источникам: межпланетные, магнитосферные и атмосферные. Вариации межпланетного происхождения включают 11-летние и 27-дневные, Форбуш-эффекты и солнечные КЛ от вспышек, а также вариации, вызванные потоками плазмы от Солнца (солнечный ветер), выбросами корональных масс и другими процессами на Солнце.

Спорадические явления на Солнце являются причиной образования солнечных КЛ, интенсивность которых может увеличиваться в это время в несколько раз (так 29 сентября 1989 года наблюдаемое в Новосибирске возрастание интенсивности на уровне моря составило 183,9 %), приводят к геомагнитным бурям, нарушениям радиосвязи, к неполадкам технических систем, к ухудшению здоровья хронических больных. Кроме решения проблем фундаментальной науки изучение вариаций КЛ предусматривает решение вопросов диагностики процессов в межпланетной среде, возможности прогнозирования СА и спорадических явлений на Солнце.

Результаты наблюдений интенсивности КЛ на поверхности Земли выставлены в интернет-сети станций КЛ (включает 45 постоянно работающих станций). Данные наблюдений собраны в международном центре данных (WDC) и доступны научному сообществу.

Существующие станции космических лучей (КЛ) мировой сети оснащены, в основном, нейтронными мониторами, обеспечивающими регистрацию только интегральной интенсивности нейтронной компоненты КЛ (т. е. они одноканальные). Многоканальный наблюдательный комплекс КЛ обеспечивает получение информации о вариациях интенсивности КЛ в широком интервале энергий от единиц до 200 ГэВ.

В основу системы многоканальных наблюдений КЛ положен принцип комплексной синхронной регистрации всех вторичных компонент КЛ одним прибором, в котором каждая из компонент КЛ регистрируется в различных энергетических интервалах.

Потоки заряженных элементарных частиц высокой энергии (в основном — протонов, α-частиц и электронов), распространяющихся в межпланетном и межзвездном пространстве и непрерывно «бомбардирующие» Землю. Энергии частиц, выраженные в электронвольтах, составляют 106-1020эВ. Основными источниками К.Л. сравнительно низких энергий (до 1010эВ) являются активные области солнечной атмосферы, в которых происходит ускорение заряженных частиц (см. солнечная активность). Более энергичные К.Л. приходят из межзвездного пространства. Их скорости очень близки к скорости света. Из-за действия межзвездного магнитного поля они движутся не прямолинейно, а по запутанным траекториям, и поэтому приходят на Землю одинаково часто со всех сторон. Основными источниками межзвездных К.Л. являются остатки Сверхновых, а также некоторые тесные двойные системы, где частицы разгоняются до больших энергий в сверхсильных магнитных полях вблизи компактной звезды. Энергия частиц космических лучей достигает 1020-1021 эВ. (Вспомнить, что лучшие лабораторные ускорители разгоняют частицы только до энергии порядка 1012 эВ.) Атмосфера Земли задерживает К.Л, но при столкновении с атомами воздушной среды рождаются целые «ливни» элементарных частиц, которые достигают поверхности Земли. Такие «ливни» называют вторичными К.Л.

Глоссарий Astronet.ru