Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 9979 10.12737/16762 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Receiving vectors of muon telescope of cosmic ray station “Novosibirsk” Приемные векторы мюонного телескопа станции космических лучей «Новосибирск» Янчуковский Валерий Леонидович Yanchukovsky Valery Leonidovich vjanch@gs.nsc.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-1348-4708 Григорьев Владислав Георгиевич Grigoryev Vladislav Georgievich grig@ikfia.ysn.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Крымский Гермоген Филиппович Krymsky Germogen Filippovich krymsky@ikfia.ysn.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Кузьменко Василий Сергеевич Kuzmenko Vasiliy Sergeevich mp3.87@mail.ru Молчанов Антон Дмитриевич Molchanov Anton Dmitrievich antonmolch@gmail.com Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН Новосибирск Россия Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS Novosibirsk Russian Federation Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН Якутск Россия Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy SB RAS Yakutsk Russian Federation Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН Якутск Россия Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy SB RAS Yakutsk Russian Federation Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН Новосибирск Россия A.A. Trofimuk Institute of Oil and Gas Geology and Geophysics SB RAS Novosibirsk Russian Federation Геофизическая служба СО РАН Новосибирск Россия Geophysical Survey SB RAS Novosibirsk Russian Federation 17 03 2016 17 03 2016 2 1 76 87 https://naukaru.ru/en/nauka/article/9979/view

Метод приемных векторов позволяет определять анизотропию космических лучей в каждый момент времени и делает возможным исследование быстрых флуктуаций анизотропии, связанных с динамикой межпланетной среды. Приемные векторы рассчитывались ранее для нейтронных мониторов и мюонных телескопов. Однако большая часть мюонных телескопов сети станций космических лучей, для которых были выполнены расчеты, в настоящее время не работает. В последние годы появился ряд новых, более совершенных детекторов, использование которых, к сожалению, ограничено отсутствием для них приемных коэффициентов. К таким детекторам относится и матричный телескоп в Новосибирске. В связи с этим определены компоненты приемных векторов системы мюонных телескопов наблюдательного комплекса космических лучей станции «Новосибирск». При этом были учтены конструктивные особенности установки, ее ориентация, диаграммы направленности в зависимости от зенитного и азимутального углов, коэффициенты связи системы телескопов, найденные экспериментально методом пробного детектора.

The method of receiving vectors allows us to determine cosmic ray anisotropy at each moment. Also, the method makes it possible to study fast anisotropy fluctuations related to the interplanetary medium dynamics. Receiving vectors have been calculated earlier for neutron monitors and muon telescopes. However, the most of muon telescopes of the network of cosmic ray stations for which calculations were made does not operate now. In recent years, new improved detectors appeared. Unfortunately, the use of them is limited because of absence of receiving coefficients. These detectors include the matrix telescope in Novosibirsk. Therefore, components of receiving vector for muon telescopes of observation cosmic ray station “Novosibirsk” have been defined. Besides, design features of the facility, its orientation, and directional diagram depending on zenith and azimuth angles were taken into account. Also, for the system of telescopes, we allowed for coupling coefficients found experimentally using the test detector.

 Космические лучи мюоны телескоп приемные векторы Cosmic rays muons telescope receiving vectors

ВВЕДЕНИЕПриемные векторы были рассчитаны ранее для нейтронных мониторов [Mori, 1968a; Yasue et al., 1982; Григорьев, Чирков, 1978] и мюонных телескопов [Mori, 1968b; Григорьев и др., 2007]. Большая часть мюонных телескопов сети станций космических лучей (КЛ), для которых были выполнены расчеты приемных векторов, в настоящее время не работает. В последние годы появился ряд новых, более совершенных детекторов, которые, к сожалению, используются ограниченно из-за отсутствия для них приемных коэффициентов. К таким детекторам относится и матричный телескоп в Новосибирске. Многоканальный наблюдательный комплекс КЛ (МНККЛ) в Новосибирске [Янчуковский, 2010] функционально включает в себя нейтронный монитор 24NM-64, спектрограф, использующий эффект локальной генерации нейтронов [Янчуковский, Янчуковский, 1982; Янчуковский, Филимонов, 2000], и матричный мюонный телескоп [Янчуковский, 2006а]. Матричная структура обеспечивает создание в одном пункте целой системы многонаправленных мюонных телескопов. Для наблюдения анизотропии КЛ мюонные телескопы более пригодны, чем нейтронные мониторы, поскольку являются узконаправленными. Определение анизотропии и градиентов КЛ с энергией 1-250 ГэВ необходимо для разработки методов диагностики межпланетной среды по данным наземных наблюдений КЛ. Метод глобальной съемки, разработанный в ИКФИА СО РАН [Крымский и др., 1966], позволяет определять анизотропию КЛ в каждый момент времени и делает возможным исследование быстрых флуктуаций анизотропии, связанных с динамикой межпланетной среды. Он объединяет три метода [Белов и др., 2004]: - метод коэффициента связи [Дорман, 1957]; - метод траекторных расчетов движения частиц в магнитном поле Земли [Дорман и др., 1971]; - метод сферического анализа, позволяющий выделить сферические гармоники для дальнейшего анализа [Колмогоров, Фомин, 1989].Коэффициентами гармоник являются коэффициенты приемных векторов детекторов КЛ и вектор, характеризующий анизотропию КЛ в межпланетном пространстве.

Белов А.В., Ерошенко Е.А., Иванусь Е.Г. и др. Выделение анизотропии космических лучей в реальном времени // Труды 28-й Всероссийской конференции по космическим лучам. М., 2004. DKL2209 (CD-ROM). Belov A.V., Eroshenko E.A., Ivanus’ E.G., et al. Real time detection of cosmic ray anisotropy. Trudy 28 Vserossiiskoi konferentsii po kosmicheskim lucham [Proc. 28th National Conference on Cosmic Rays]. Moscow, 2004. DKL2209 (CD-ROM) (in Russian). Григорьев В.Г., Кривошапкин П.А., Крымский Г.Ф., Мамрукова В.П., Стародубцев С.А., Дьячковский М.Э. Приемные векторы комплекса мюонных телескопов станции Якутск // Сб. докладов Всерос. конф. «Современные проблемы космической физики». Якутск, 26-28 ноября 2007 г. Якутск: Изд-во Якутского научного центра СО РАН, 2007. С. 99-102. Chirkov N.P., Altukhov A.M., Krymsky G.F., Krivo-shapkin P.A., Kuz’min A.I., Skripin G.V. Cosmic ray distribution and receiving vectors of detectors. III. Geomagnetizm i Aeronomiya. [Geomagnetism and Aeronomy]. 1967, vol. 7, no. 4, pp. 620-631 (in Russian). Григорьев В.Г., Чирков Н.П. Сеть станций космических лучей Сибири и Дальнего Востока: препринт ЯФ СО АН СССР. Якутск, 1978. 32 с. Dvornikov V.M., Sdobnov V.E., Sergeev A.A., Sergeev A.V. Opredelenie koeffitsientov svyazi po variatsiyam zhestkostnogo spektra pervichnykh kosmicheskikh luchei [Detemining Correlation Coefficients from Variations of Rigidity Spectrum of Primary Cosmic Rays]: Preprint 14-89. Irkutsk, SibIZMIR Publ., 1989, 5 p. (in Russian). Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Сергеев А.А., Сергеев А.В. Определение коэффициентов связи по вариациям жесткостного спектра первичных космических лучей: препринт № 14-89. Иркутск: СибИЗМИР, 1989. 5 с. Dorman L.I. Variatsii kosmicheskikh luchei [Cosmic Ray Variations]. Moscow, Gostekhizdat Publ., 1957. 285 p. (in Russian). Дорман Л.И. Вариации космических лучей. М.: Гостехиздат, 1957. 285 с. Dorman L.I., Smirnov V.S., Tyasto M.I. Kosmicheskie luchi v magnitnom pole Zemli [Cosmic Rays in the Earth’s Magnetic Field]. Moscow, Nauka Publ., 1971, 309 p. (in Russian). Дорман Л.И., Смирнов В.С., Тясто М.И. Космические лучи в магнитном поле Земли. М.: Наука, 1971. 309 с. Grigoryev V.G., Krivoshapkin P.A., Krymsky G.F., Mamrukova V.P., Starodubtsev S.A., D’yachkovsky M.E. Receiving vectors of Yakutsk station complex of muon telescopes. Sbornik dokladov Vserossiiskoi konferentsii “Sovremennye problemy kosmicheskoi fiziki” [Proc. National Conference “Present Problems of Space Physics”]. Yakutsk Scientific Centre SB RAS Publ., 2007, pp. 99-102 (in Russian). Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1989. 624 c. Grigoryev V.G., Chirkov N.P. Set’ Stantsii kosmicheskikh luchei Sibiri i Dal’nego Vostoka [Network of Siberian and Far East Cosmic Ray Stations]: Preprint of Yakutsk Affiliated Branch SB AS USSR. Yakutsk, 1978, 32 p. (in Russian). Кривошапкин П.А., Крымский Г.Ф., Кузьмин А.И., Скрипин Г.В. Характеристики межпланетного поля по данным полусуточных вариаций космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 1969. Т. 9, № 2. С. 228-235. Kolmogorov A.N., Fomin S.V. Elementy teorii funktsii i funktsional’nogo analiza [Elements of the Theory of Functions and Functional Analysis]. Moscow, Nauka Publ., 1989, 624 p. (in Russian). Крымский Г.Ф., Алтухов А.М., Кузьмин А.И., Кривошапкин П.А., Скрипин Г.В., Чирков Н.П. Распределение космических лучей и приемные векторы детекторов // Геомагнетизм и аэрономия. 1966. Т. 6, № 6. С. 991-996. Krivoshapkin P.A., Krymsky G.F., Kuz’min A.I., Skripin G.V. Interplanetary field characteristics from half-daily cosmic ray variations. Geomagnetizm i Aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 1969, vol. 9, no. 2, pp. 228-235 (in Russian). Кузьмин А.И. Вариации космических лучей высоких энергий. М.: Наука, 1964. 159 с. Krymsky G.F., Altukhov A.M., Kuz’min A.I., Krivo-shapkin P.A., Skripin G.V., Chirkov N.P. Cosmic ray distribution and receiving vectors of detectors. Geomagnetizm i Aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 1966, vol. 6, no. 6, pp. 991-996 (in Russian). Кузьмин А.И. Вариации космических лучей и солнечная активность. М.: Наука, 1968. 158 с. Kuz’min A.I. Variatsii kosmicheskikh luchei vysokikh energii [Variations of High-Energy Cosmic Rays]. Moscow, Nauka. Publ., 1964, 159 p. (in Russian). Мурзин В.С. Физика космических лучей. М.: МГУ, 1970. 285 с. Kuz’min A.I. Variatsii kosmicheskikh luchei i solnechnaya aktivnost’ [Cosmic Ray Variations and Solar Activity]. Moscow, Nauka Publ., 1968, 158 p. (in Russian). Чирков Н.П., Алтухов А.М., Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Кузьмин А.И., Скрипин Г.В. Распределение космических лучей и приемные векторы детекторов. III // Геомагнетизм и аэрономия. 1967. Т. 7, № 4. С. 620-631. Mori S. Theoretical calculation of the cosmic ray diurnal variation. 1. Nucleonic component. Nuovo Cimento. 1968a, vol. 58B, no. 10, pp. 1-57. DOI: 10.1007/BF02711778. Янчуковский А.Л., Янчуковский В. Л. Спектрограф вариаций интенсивности космических лучей для мировой сети станций // Известия АН СССР. Сер. Физическая. 1982. Т. 46, № 9. С. 1746-1748. Mori S. Theoretical calculation of the cosmic ray solar diurnal variation. 2. Meson component. Nuovo Cimento. 1968b, vol. 58B, no. 10, pp. 58-70. DOI: 10.1007/BF02711779. Янчуковский В.Л. Регистрация направленной интенсивности космических лучей: препринт № 20. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1986. 24 с. Murzin V.S. Fizika kosmicheskikh luchei [Physics of Cosmic Rays]. Moscow, Moscow State University Publ., 1970, 285 p. (in Russian). Янчуковский В.Л. Большие пропорциональные счетчики для регистрации космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 1994. Т. 34, № 2. С. 151-154. Yanchukovsky A.L., Yanchukovsky V.L. Spectrograph of cosmic ray intensity variations for the world network of stations. Izvestiya AN SSSR. Ser. fizicheskaya. [Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. Physics]. 1982, vol. 46, no. 9, pp. 1746-1748 (in Russian). Янчуковский В.Л., Филимонов Г.Я. Спектрограф вариаций космических лучей на эффекте локальной генерации нейтронов // Астрономический вестник. 2000. Т. 34, № 2. С. 191-192. Yanchukovsky V.L. Registratsiya napravlennoi intensivnosti kosmicheskikh luchei [Registration of Directed Intensity of Cosmic Rays]: Preprint no. 20. Novosibirsk, Institute of Geophysics and Geology Publ., 1986, 24 p. (in Russian). Янчуковский В.Л. Телескоп космических лучей // Солнечно-земная физика. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2006а. Вып. 9. С. 41-43. Yanchukovskiy V.L. Large proportional counters for cosmic ray detection. Geomagnetizm i Aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 1994, vol. 34, no. 2, pp. 151-154 (in Russian). Янчуковский В.Л. Оценка энергетических диаграмм мюонных телескопов методом пробного детектора // Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании. Труды Международной конференции. Павлодар: ПГУ РК, 2006б. С. 359-362. Yanchukovskiy V.L., Filimonov G.Ya. Spectrograph of cosmic ray variations based on the effect of local electron generation. Astronomicheskii vestnik [Solar System Research]. 2000, vol. 34, no. 2, pp. 191-192 (in Russian). Янчуковский В.Л. Коэффициенты связи для мюонов под различными углами к зениту // Современные проблемы космической физики. Труды Всероссийской конференции. Якутск: Издательство Якутского научного центра СО РАН, 2007. С. 103-106. Yanchukovskiy V.L. Cosmic ray telescope. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2006, iss. 9, pp. 41-43 (in Russian). Янчуковский В.Л. Многоканальный наблюдательный комплекс космических лучей // Солнечно-земная физика. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2010. Вып. 16. С. 107-109. Yanchukovskiy V.L. Estimation of energy diagrams of muon telescopes using the method of probe detector. Trudy Mezhdunarodnoi konferentsii “Vychislitel’nye i informatsionnye tekhnologii v nauke, tekhnike i obrazovanii” [Proc. Intern. Conference “Computational and Informatic Technologies in Science, Engineering and Education”]. Pavlodar State University Publ., 2006, pp. 359-362 (in Russian). Mori S. Theoretical calculation of the cosmic ray diurnal variation. 1. Nucleonic component // Nuovo Cimento. 1968а. V. 58B (10). P. 1-57. DOI: 10.1007/BF02711778. Yanchukovskiy V.L. Correlation coefficients for muons at different angles to zenit. Trudy Vserossiiskoi konferentsii “Sovremennye Problemy Kosmicheskoi Fiziki” [Proc. National Conference “Present Problems of Space Physics]. Yakutsk Scientific Centre SB RAS Publ., 2007, pp. 103-106 (in Russian). Mori S. Theoretical calculation of the cosmic-ray solar diurnal variation. 2. Meson component // Nuovo Cimento. 1968b. V. 58B (10). P. 58-70. DOI: 10.1007/BF02711779. Yanchukovskiy V.L. Multi-channel complex for cosmic ray observing. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2010, no. 16, pp. 107-109 (in Russian). Yasue S., Mori S., Sakakibara S., Nagashima K. Coupling coefficients of cosmic ray daily variations for neutron monitor stations // Rep. of Cosmic Ray Research Laboratory. Nagoya University, 1982. No. 7. 6. р. Yasue S., Mori S., Sakakibara S., Nagashima K. Coupling coefficients of cosmic ray daily variations for neutron monitor stations. Rep. of Cosmic Ray Research Laboratory. Nagoya University, 1982, n. 7, 6 р. URL:ftp://nssdcftp.gsfc.nasa.gov/models/geomagnetic/igrf/fortran_code (accessed November 15, 2015) URL:ftp://nssdcftp.gsfc.nasa.gov/models/geomagnetic/igrf/fortran_code (accessed November 15, 2015)