Стародубцев Флуктуации интенсивности галактических космических лучей перед геомагнитной бурей 25-26 августа 2018 года

В данной работе с целью создания методов прогноза негативных проявлений космической погоды исследуется динамика флуктуаций интенсивности галактических космических лучей во время сильной геомагнитной бури 25–26 августа 2018 года. Флуктуации интенсивности космических лучей – это квазипериодические вариации с периодами менее 3-х часов, которые эпизодически возникают в межпланетном пространстве во время крупномасштабных возмущений солнечного ветра. Эти возмущения обусловлены распространением межпланетных ударных волн, выбросов корональной массы, высокоскоростных потоков, которые во многом и определяют космическую погоду. Для анализа привлекались 1-минутные исправленные на давление данные измерений нейтронных мониторов станций космических лучей Бухта Тикси и Якутск, а также 1-минутные данные прямых измерений межпланетного магнитного поля, плотности и скорости солнечного ветра на космическом аппарате WIND. В результате установлено, что перед началом бури на инерционном участке спектров турбулентности солнечного ветра в области частот ~10-4 ÷ 8.33·10-3 Гц наблюдались быстрые магнитозвуковые волны значительной амплитуды. Предполагается, что эти волны были сгенерированы в области взаимодействия медленного и быстрого потоков солнечного ветра, вызвавшего эту геомагнитную бурю. При этом поток галактических космических лучей был подвержен модуляции со стороны быстрых магнитозвуковых волн. Это проявилось в измерениях нейтронных мониторов как регистрация значимых когерентных флуктуаций интенсивности галактических космических лучей более чем за сутки до начала геомагнитной бури. Полученные результаты указывают на возможность осуществления кратковременного прогноза начала сильных геомагнитных бурь в режиме реального времени на основе использования данных измерений станций космических лучей.

1. Carmichael, H. Cosmic Rays / H. Carmichael // IQSY Instruction Manual, – 1964. – № 7.

2. Simpson, J. A. Neutron Monitor / J. A. Simpson // Chicago. – 1955.

3. Авакян, С. В. Роль космических и ионосферных возмущений в глобальных климатических изменениях и коррозии трубопроводов / С. В. Авакян, Н. А. Воронин // Исследование Земли из космоса. – 2011. – № 3. – С. 14-29.

4. Гуревич, В. И. Проблема геомагнитно-индуцированных токов в энергосистемах и её решение / В. И. Гуревич // Энергетика и электрооборудование. – 2015. – № 3. – С. 20–23, № 4. – С. 30 – 32.

5. Кузнецов, В. Д. Необходимость защиты объектов энергоинфраструктуры от магнитных бурь / В. Д. Кузнецов, Н. А. Махутов // Астрокосмический курьер. – 2011. – Т. 1 (73). – C. 66-67.

6. Петрукович, А. А. У природы есть и космическая погода / А. А. Петрукович, Л. М. Зеленый // Наука и жизнь. – 2001. – № 10.

7. The Solar Sources of Geoeffective Structures / D. F. Webb, N. U. Crooker, S. P. Plunkett, O. C. St. Cyr // Space Weather, AGU Monograph 125. – P. 123/ – 2001/

8. Явления в космических лучах в августе 1972 г. / Г. Ф. Крымский, А. И. Кузьмин, В. И. Козлов [и др.] // Изв. АН СССР. Cерия Физика. – 1973. – Т. 37. – С. 1205–1210.

9. Козлов, В. И. Возможный метод диагностики состояния межпланетной среды по данным динамического спектра флуктуаций космических лучей / В. И. Козлов // Бюл. НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии. – Якутск : ЯФ СО АН СССР, январь 1976. – С. 9-11.

10. Дорман, Л. И. Короткопериодические вариации интенсивности космических лучей / Л. И. Дорман, И. Я. Либин // УФН. – 1985. – Т. 145. – С. 403–440.

11. Berezhko, E. G. Cosmic ray intensity micropulsations associated with disturbances of electromagnetic conditions in heliosphere / E. G. Berezhko, V. I. Kozlov, A. I. Kuzmin, N. Tugolukov // Proc. 20-th ICRC. Moscow, USSR, Aug. 2-15. – 1987. – V. 4. – P.99–102.

12. Либин, И. Я. Исследование флуктуаций космических лучей в периоды форбуш-понижений / И. Я. Либин // Космические лучи. – Москва : Радио и связь. 1983. – № 22. – С. 21–43.

13. Kudela, K. Short Periodic Cosmic Ray Fluctuations at High Mountain Neutron Monitor / K. Kudela, M. Gobl // Proc. 21-th ICRC. Adelaide, Australia, Jan. 06-19, 1990. – V. 7. – P. 104-107.

14. Kudela, K. Cosmic-Ray Fluctuations and Interplanetary Magnetic Fields / K. Kudela, M. Slivka, M. Stehlik // Astrohys. and Space Sci. – 1993. – V. 199. – P. 125-132.

15. Вашенюк, Э. В. Коррелированные вариации космических лучей и ММП во время крупного гелиосферного возмущения 19-21 октября 1989 г. / Э. В. Вашенюк, В. С. Смирнов, В. С. Исмагилов // Геомагнетизм и аэрономия. – 1997. – Т. 37. – № 3. – С. 148–153.

16. Вашенюк, Э. В. Структура крупномасштабного гелиосферного возмущения по данным о флуктуациях космических лучей / Э. В. Вашенюк, В. С. Смирнов, В. С. Исмагилов // Изв. АН СССР. Серия Физика. – 1997. – Т. 41. – № 6. – С. 1088–1093.

17. Бережко, Е. Г. Природа динамики спектра флуктуаций космических лучей / Е. Г. Бережко, С. А. Стародубцев // Изв. АН СССР. Серия Физика. – 1988. – Т. 52. – С. 2361–2363.

18. Флуктуации космических лучей и межпланетного магнитного поля в окрестности фронтов межпланетных ударных волн / С. А. Стародубцев, А. В. Григорьев, В. Г Григорьев [и др.] // Изв. РАН. Серия Физика. – 2007. – Т. 71. – С. 1022–1024.

19. Флуктуации интенсивности космических лучей и межпланетного магнитного поля в области взаимодействия потоков солнечного ветра с различной скоростью / С. А. Стародубцев, И. А. Транский, М. И. Веригин [и др.] // Геомагнетизм и аэрономия. – 1996. – Т. 36. – С. 134-138.

20. Starodubtsev, S. A. Rapid Cosmic Ray Fluctuations: Evidence for Cyclic Behaviour / S. A. Starodubtsev, I. G. Usosokin, K. Mursula // Solar Phys. – 2004. – V. 224. – P. 335–343.

21. Owens, A. J. Cosmic-ray scintillations.2. General Theory of Interplanetary Scintillations / A. J. Owens // J. Geophys. Res., 1974. – V. 79. – P. 895–906.

22. Бережко, Е. Г. Генерация МГД-волн в межпланетной плазме потоками солнечных космических лучей / Е. Г. Бережко // Письма в Астрон. журн. – 1990. – Т. 16. – С. 1123–1132.

23. Бережко, Е. Г. Неустойчивость в ударной волне, распространяющейся в газе с космическими лучами / Е. Г. Бережко // Письма в Астрон. журн. 1986. – Т. 12. – С. 842-847.

24. Korzhov, N. P. On the role of plasma parameters and the Kelvin–Helmholtz instability in a viscous interaction of solar wind streams / N. P. Korzhov, V. V. Mishin, V. M. Tomozov // Planet. Space Sci. – 1984. – V. 32. – Iss. 9. – P. 1169–1178.

25. Goldstein, M. I. Magnetohydrodynamic turbulence in the solar wind / M. I. Goldstein, D. A. Roberts, W. H. Matthaeus// Annu. Rev. Astron. Astrophys. 1995. – V. 33. – Iss. 1. – P. 283–325.

26. Отнес, Р. Прикладной анализ временных рядов / Р. Отнес, Л. Эноксон // Москва : Мир, 1982. – 430 с.

27. Proton and electron mean free paths: the Palmer consensus revisited / J. W. Bieber, W. H. Matthaeus, C. W. Smith [et al.] // Astrophys. 1994. – J. 420. – P. 294–306.

28. Palmer, I. D. Transport coefficients of low-energy cosmic rays in interplanetary space / I. D. Palmer // Rev. Geophys., 1982. – 20. – P. 335–351.