Цели и задачи мониторинга космических лучей

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 α-частицы и другие ядра. В излучении присутствуют жесткие γ-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, прежде чем 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, части 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:
— ядерное-физическое (физика элементарных частиц и ядерных взаимодействий)
— астрофизическое (решение вопросов относительно источников и вариаций (изменений интенсивности) КЛ).

Астрофизика КЛ — направление на стыке физики КЛ, астрофизики, гео- и гелиофизики, физики космической 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 подвержена 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 влияют 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 этом 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 40 станций). Данные наблюдений собраны в международном центре данных (WDC) и доступны научному сообществу.