доктор физико-математических наук;
doctor of physical and mathematical sciences;
Воздействие плазмы солнечного ветра на потоки проникающих извне в гелиосферу галактических космических лучей (ГКЛ) с энергиями выше ~1 ГэВ приводит к возникновению вариаций интенсивности КЛ в широком диапазоне частот. Поскольку КЛ являются заряженными частицами, их модуляция происходит главным образом под воздействием межпланетного магнитного поля (ММП). Хорошо известно, что наблюдаемый спектр флуктуаций ММП в широкой области частот ν ~10–7–10 Гц носит ярко выраженный падающий характер и состоит из трех участков — энергетического, инерционного и диссипативного. Каждый описывается степенным законом PММП(ν)~ν–α, причем показатель α спектра ММП увеличивается с ростом частоты. При этом на каждом участке флуктуации ММП характеризуется свойствами, зависящими от их природы. Известна также установленная связь между спектрами флуктуаций ММП и ГКЛ в случае модуляции последних альфвеновскими или быстрыми магнитозвуковыми волнами. Теория предсказывает, что спектры флуктуаций КЛ должны описываться также степенным законом PКЛ(ν)~ν–γ. Однако результаты многолетних работ сотрудников ИКФИА СО РАН по изучению природы и свойств флуктуаций интенсивности КЛ с использованием данных регистрации нейтронных мониторов на станциях с различными порогами геомагнитного обрезания RC~0.5–6.3 ГВ показывают, что наблюдаемый спектр флуктуаций интенсивности ГКЛ при ν>10–4 Гц становится плоским, т. е. он подобен белому шуму. Этот факт требует своего понимания и объяснения. В данной работе на основе данных измерений нейтронного монитора станции Апатиты приводятся результаты изучения формы спектра флуктуаций интенсивности ГКЛ в области частот ν~10–6–1 Гц и их сопоставления с модельными расчетами спектров белого шума. Дано возможное физическое объяснение наблюдаемой формы спектра флуктуаций КЛ на основе известных механизмов их модуляции в гелиосфере.
The impact of solar wind plasma on fluxes of galactic cosmic rays (CR) penetrating from the outside into the heliosphere with energies above ~1 GeV leads to temporal variations in the CR intensity in a wide frequency range. Cosmic rays being charged particles, their modulation occurs mainly under impacts of the interplanetary magnetic field. It is well known that the observed spectrum of interplanetary magnetic field (IMF) fluctuations in a wide frequency range ν from ~10–7 to ~10 Hz has a pronounced falling character and consists of three sections: energy, inertial, and dissipative. Each of them is described by the power law PIMF(ν)~ν–α, while the IMF spectrum index α increases with increasing frequency. The IMF fluctuations in each of these sections are also characterized by properties that depend on their nature. Also known are established links between fluctuation spectra of the interplanetary magnetic field and galactic cosmic rays in the case of modulation of the latter by Alfvén or fast magnetosonic waves. The theory predicts that fluctuation spectra of cosmic rays should also be described by the power law PCR(ν)~ν–γ. However, the results of many years of SHICRA SB RAS research into the nature and properties of cosmic ray intensity fluctuations based on data from neutron monitors at stations with different geomagnetic cut-offs RC from 0.5 to 6.3 GV show that the observed spectrum of fluctuations in galactic cosmic ray intensity in the frequency range above 10–4 Hz becomes flat, i.e. it is similar to white noise. This fact needs to be realized and explained. This paper reports the results of research into the shape of the spectrum of galactic cosmic ray intensity fluctuations within a frequency range ν from ~10–6 to ~1 Hz and compares them with model calculations of white noise spectra, using measurement data from the neutron monitor of the Apatity station. A possible physical explanation has been given for the observed shape of the cosmic ray fluctuation spectrum on the basis of the known mechanisms of their modulation in the heliosphere.