Анизотропия космических лучей в различных структурах солнечного ветра тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.03, кандидат наук Абунина Мария Александровна

• Абунина Мария Александровна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Абунина Мария Александровна

Введение

Глава 1. Обзор современного состояния исследований первой гармоники анизотропии галактических космических лучей. Средства и методы ее изучения

1.1. Современное состояние вопроса

1.2. Мировая сеть нейтронных мониторов

1.3. Методы исследования вариаций космических лучей

1.3.1. Метод глобальной съемки и преимущества его использования

1.3.2. Метод кольца станций

1.4. Базы данных ИЗМИРАН

1.4.1. База данных вариаций космических лучей и сопутствующих параметров

1.4.2. База данных межпланетных возмущений и Форбуш-эффектов

1.4.3. База данных солнечных вспышек и протонных событий

1.4.4. Усовершенствование баз данных

1.5. Краткие выводы к главе

Глава 2. Общие свойства векторной анизотропии космических лучей

2.1. Долгопериодные изменения амплитудно-фазовой взаимозависимости первой гармоники анизотропии космических лучей

2.1.1. Средние распределения первой гармоники анизотропии космических лучей

2.1.2. Временные зависимости параметров анизотропии космических лучей

2.1.2. Амплитудно-фазовые распределения анизотропии космических лучей при различных условиях

2.1.3. Оценки градиента космических лучей

2.1.4. Влияние скорости солнечного ветра на параметры анизотропии космических лучей

2.2. Векторная анизотропия космических лучей и локальные характеристики межпланетной среды

2.2.1. Основные свойства экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей

2.2.2. Связь экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей со скоростью солнечного ветра

2.2.3. Связь экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей с напряженностью межпланетного магнитного поля

2.2.4. Связь экваториальной составляющей анизотропии с градиентом плотности космических лучей

2.2.5. Средние характеристики анизотропии космических лучей в различных ситуациях

в солнечном ветре

2.2.6. О чем может рассказать анизотропия космических лучей

2.3. Основные результаты и выводы главы

Глава 3. Векторная анизотропия космических лучей в Форбуш-эффектах

3.1. Предвестники Форбуш-эффектов и геомагнитных бурь от источников из различных секторов видимого солнечного диска

3.1.1. Предвестники Форбуш-эффектов и геомагнитных бурь от западных солнечных источников

Событие 28 октября 2000 года

Событие 24 августа 2005 года

Событие 21 января 2005 года

Событие 26 мая 1990 года

Событие 4 октября 1983 года

3.1.2. Предвестники возмущений межпланетной среды от восточных и центральных солнечных источников

Событие 11 апреля 1989 года

Событие 22 января 2004 года

3.2. Фазовое распределение первой гармоники анизотропии космических лучей в начале Форбуш-эффектов

3.2.1. Рассматриваемые события

3.2.2. Анализ полученных результатов

3.3. Поведение плотности космических лучей в начале Форбуш-эффектов

3.3.1. Используемые данные и методы

3.3.2. Обсуждение полученных результатов

3.3.3. Аномальные Форбуш-эффекты, начинающиеся с повышения плотности

3.4. Векторная анизотропия космических лучей в начале Форбуш-эффектов

3.4.1. Используемые данные и методы

3.4.2. Векторная анизотропия космических лучей в первые часы Форбуш-эффекта

3.4.3. Причины изменения анизотропии космических лучей в первые часы Форбуш-эффекта

3.4.4. Начальные изменения анизотропии космических лучей и дальнейшее развитие Форбуш-эффекта и магнитной бури

3.5. Связь параметров Форбуш-эффектов с гелиодолготой солнечных источников

3.5.1. Анализируемые события

3.5.2. Анализ полученных результатов

3.6. Основные результаты и выводы главы

Заключение

Литература

Приложение А

Приложение Б

Введение

В солнечном ветре около Земли постоянно наблюдается анизотропия галактических космических лучей, основная часть которой является первой сферической гармоникой и может быть представлена вектором. Величина и направление этого вектора хорошо описывается конвективно-диффузионной моделью, предложенной Крымским [22,27]. Более чем за 70 лет исследований анизотропии космических лучей посвящено большое число работ (см., напр., [4,5,84,111,118,122,123]), но в последнее время возможности этих исследований существенно расширились. К настоящему времени накоплен большой статистический материал по измерениям солнечного ветра у Земли более чем за полвека. Для всего этого периода (с 1957 г.) нами получены характеристики векторной анизотропии космических лучей, что позволяет провести полноценный статистический анализ связи характеристик векторной анизотропии космических лучей с измеряемыми параметрами солнечного ветра и исследовать особенности поведения анизотропии в различных межпланетных структурах и возмущениях (см., напр., [1,4,5,37]).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анизотропия космических лучей в различных структурах солнечного ветра»

Актуальность

Способность отражать практически любые события, которые происходят в гелиосфере, делает вариации галактических космических лучей уникальным инструментом для исследования солнечной активности и процессов, происходящих в межпланетной среде. В анизотропии космических лучей гелиосферные события часто проявляются более ярко и более детально, чем в плотности космических лучей. В изменениях анизотропии космических лучей, в частности, отражается структура межпланетных возмущений, но необходимо научиться расшифровывать информацию, содержащуюся в этих изменениях. Это должно помочь при решении ряда задач, к которым можно отнести: определение типа источника (корональные выбросы массы или высокоскоростные потоки плазмы из корональных дыр), там, где это трудно сделать из-за сложной картины на Солнце; определение положения источника

возмущения на Солнце (к примеру, восточное, западное или центральное событие) и т.д. Информация об анизотропии космических лучей также расширяет возможности прогнозирования влияния различных солнечных и гелиосферных событий на магнитосферу Земли (определение величины магнитных бурь и т.д.).

Цель работы

Целью диссертационной работы является многостороннее изучение анизотропии галактических космических лучей и выявление связей между ее параметрами и различными характеристиками солнечного ветра. В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

1. Изучение долгопериодных изменений первой гармоники анизотропии космических лучей и ее амплитудно-фазовой взаимозависимости.

2. Исследование основных свойств векторной анизотропии космических лучей и особенностей ее поведения в различных структурах и ситуациях в солнечном ветре.

3. Изучение особенностей предвестников Форбуш-эффектов в анизотропии космических лучей для различных солнечных источников.

4. Выявление особенностей поведения плотности и анизотропии космических лучей в первые часы Форбуш-эффектов и их связи с дальнейшим развитием событий.

Научная новизна работы состоит в следующем:

■ Впервые, на большом экспериментальном материале по часовым данным (около 500 тыс. часов за 1957-2013 гг.) выявлены основные свойства анизотропии первичных галактических космических лучей с жесткостью 10 ГВ.

■ Впервые получены фазовые распределения и амплитудно-фазовые зависимости анизотропии космических лучей за каждый год с 1957 по 2010 гг. Выявлено, что неравномерность фазового распределения наблюдается во

все годы, а амплитудно-фазовая зависимость существует практически постоянно, но значительно уменьшается в возмущенные периоды и в отдельные периоды низкой солнечной активности при положительной полярности общего магнитного поля Солнца (например, в 1996 г.).

■ Впервые показано, что от полярности общего магнитного поля Солнца в спокойные периоды зависит не только фаза, но и амплитуда экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей (0.539±0.004% при отрицательной полярности, 0.508±0.004% при положительной полярности). Выявлено, что при повышенной напряженности межпланетного магнитного поля в сочетании с высокой и изменчивой скоростью солнечного ветра возрастает амплитуда анизотропии космических лучей.

■ Впервые показано, что направление анизотропии космических лучей во время Форбуш-эффектов более изменчиво для восточных и центральных солнечных источников и более устойчиво для западных. Кроме того, чем ближе источник к западному краю солнечного диска, тем более анизотропен Форбуш-эффект (тем больше сама анизотропия и отношение наблюдаемой анизотропии к вариациям плотности космических лучей в этом событии).

■ Впервые показано, что в часы, предшествующие часу прихода ударной волны, амплитуда анизотропии космических лучей значительно увеличивается по сравнению с обычными спокойными периодами (перед регистрацией межпланетной ударной волны усредненная максимальная амплитуда экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей 0.77±0.017%, тогда как в спокойные периоды при таких же условиях она 0.56±0.002%), при этом увеличение амплитуды происходит при всех фазах.

■ Впервые на большом статистическом материале исследовано поведение плотности и анизотропии космических лучей с жёсткостью 10 ГВ в первые часы Форбуш-эффектов. Было показано, что уже в первые часы после прихода межпланетной ударной волны вектор анизотропии космических

лучей значительно меняется по направлению и увеличивается по амплитуде (перед регистрацией межпланетной ударной волны средняя амплитуда экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей 0.681±0.015%, после - 0.823±0.019%). По начальным изменениям плотности и анизотропии космических лучей можно предсказывать величину начинающегося Форбуш-эффекта и геомагнитного возмущения.

Научная и практическая значимость работы

I. Полученные зависимости анизотропии космических лучей от параметров солнечного ветра позволяют лучше понять физику процессов в гелиосфере, обусловленных солнечными источниками, а также дают новые возможности в прогнозировании геомагнитной активности.

II. Выявленные особенности поведения плотности и анизотропии космических лучей около межпланетной ударной волны дают возможность спрогнозировать дальнейшее развитие Форбуш-эффекта и геомагнитного возмущения.

Положения, выносимые на защиту

1. Усовершенствование и обновление созданных в ИЗМИРАН баз данных: базы данных вариаций космических лучей, базы данных солнечных вспышек и базы данных транзиентных явлений в космических лучах и межпланетной среде.

2. Выявленные долгопериодные изменения амплитудно-фазовой взаимозависимости первой гармоники анизотропии космических лучей. Получены фазовые распределения и амплитудно-фазовые зависимости анизотропии космических лучей за каждый год с 1957 по 2010 гг. Выявлено, что неоднородность фазового распределения наблюдается во все годы, а амплитудно-фазовая зависимость существует практически постоянно, но значительно уменьшается в возмущенные периоды и в отдельные периоды

низкой солнечной активности при положительной полярности общего магнитного поля Солнца (например, в 1996 г.).

3. Выявленные особенности поведения векторной анизотропии космических лучей в различных структурах и ситуациях в солнечном ветре. Показано, что от полярности общего магнитного поля Солнца в спокойные периоды зависит не только фаза (она меняется на 28°), но и амплитуда экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей (0.539±0.004% при отрицательной полярности, 0.508±0.004% при положительной полярности). Выявлено, что при повышенной напряженности межпланетного магнитного поля в сочетании с высокой и изменчивой скоростью солнечного ветра возрастает амплитуда анизотропии космических лучей и получены количественные оценки этого возрастания. Зная величину анизотропии космических лучей, можно судить о возмущенности межпланетной среды.

4. Установленные особенности предвестников Форбуш-эффектов в анизотропии космических лучей для разных солнечных источников. Для Форбуш-эффектов от западных солнечных источников в 60% выбранных событий наблюдаются предвестники - предпонижение интенсивности космических лучей в узком долготном секторе (110-140°) и/или предповышение на долготах 180-270°. Для событий с центральными и восточными солнечными источниками характерно предповышение интенсивности (68% и 91% событий, соответственно) на долготах 180-270°.

5. Установленные особенности поведения плотности и анизотропии космических лучей в первые часы Форбуш-эффектов и их связи с дальнейшим развитием событий. Получено, что в первый час после прихода межпланетной ударной волны анизотропия космических лучей существенно меняется по величине (перед регистрацией межпланетной ударной волны средняя амплитуда экваториальной составляющей векторной анизотропии космических лучей 0.681±0.015%, после - 0.823±0.019%) и направлению.

Найдена связь начальной вариации плотности и анизотропии космических лучей с величиной начинающихся Форбуш-эффектов и геомагнитных возмущений.

Достоверность результатов

Достоверность и обоснованность полученных результатов в диссертации следует из статистического анализа большого количества событий. Они, в целом, согласуются с предсказаниями конвективно-диффузионной модели векторной анизотропии космических лучей. Полученные результаты используются в Центре прогнозов космической погоды ИЗМИРАН с положительным эффектом.

Структура и содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка использованной литературы (141 наименование) и двух приложений. Ее объем составляет 164 страницы, включая приложения, список литературы, 55 рисунков и 9 таблиц.

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель исследования, аргументирована научная новизна, показана научно-практическая значимость и достоверность полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения и их апробация докладами на ряде конференций и публикациями, а также кратко излагается содержание работы.

В первой главе представлен обзор современного состояния исследований анизотропии космических лучей. Освещаются основные инструменты и методы исследования вариаций галактических космических лучей.

Во второй главе рассматриваются общие свойства векторной анизотропии космических лучей. В разделе 2.1 анализируются долгопериодные

изменения амплитудно-фазовой взаимозависимости первой гармоники анизотропии космических, оценивается влияние скорости солнечного ветра на параметры анизотропии космических лучей. В разделе 2.2 исследуется связь анизотропии космических лучей с локальными характеристиками межпланетной среды.

Третья глава посвящена изучению поведения анизотропии космических лучей в Форуш-эффектах. В разделе 3.1 исследуются предвестники Форбуш-эффектов и геомагнитных бурь от источников из различных секторов видимого солнечного диска. В разделе 3.2 рассматривается фазовое распределение первой гармоники анизотропии космических лучей на начальной фазе Форбуш-эффектов. В разделе 3.3 анализируется поведение плотности космических лучей в начале Форбуш-эффектов. В разделе 3.4 исследуется анизотропия космических лучей в первые часы Форбуш-эффекта. В разделе 3.5 изучается связь параметров Форбуш-эффектов с гелиодолготой солнечных источников.

В Заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

Апробация работы

Основные результаты и выводы, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих научных мероприятиях:

• 32nd International Cosmic Ray Conference (ICRC 2011), Beijing, China, 11-18 August, 2011;

• 7th Scientific Conference with international participation (SES 2011) «Space, Ecology, Safety», Sofia, Bulgaria, 29 November - 1 December, 2011;

• 7-я ежегодная конференция "Физика плазмы в солнечной системе", ИКИ, Москва, Россия, 6-10 февраля 2012 г.;

• IX Конференция молодых ученых «Фундаментальные и прикладные космические исследования», ИКИ, Москва, Россия, 12-13 апреля 2012 г.;

• Научная конференция «Базы данных, инструменты и информационные

основы полярных геофизических исследований», Троицк, ИЗМИРАН, Россия, 22 - 26 мая 2012 г.;

тЛ

• 23 European Cosmic Ray Symposium (ECRS 2012), MSU, Moscow, Russia, 3 - 7 July, 2012;

• 32-я Всероссийская конференция по космическим лучам (ВККЛ), МГУ, Москва, Россия, 3 - 7 июля 2012 г.;

• XI Russian-Chinese conference on space weather, Irkutsk, Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS, 3 - 8 September 2012;

• Всероссийская конференция, посвященная 50-летию ИКФИА СО РАН «Космические лучи и гелиосфера», Якутск, Россия, 17 - 18 сентября 2012 г.;

• 8th Scientific Conference with international participation (SES 2012) «Space, Ecology, Safety», Sofia, Bulgaria, 4 - 6 December, 2012;

rH

• 33 International Cosmic Ray Conference (ICRC 2013), Brazil, Rio de Janeiro, July 2 - 9, 2013;

• Международная байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике «Физические процессы в космосе и околоземной среде» (БШФФ-2013), в рамках которой проводилась XIII Конференция молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом», Иркутск, 9 - 14 сентября 2013 г.;

• Всероссийская конференция по солнечно-земной физике, посвященная 100-летию со дня рождения члена-корреспондента РАН В.Е. Степанова, Иркутск, 16 - 21 сентября 2013 г.;

• 10thEuropean Space Weather Week (ESWW 2013), Belgium, Antwerp, November 18 - 22, 2013;

• 9th Scientific Conference with international participation (SES 2013) «Space, Ecology, Safety», Sofia, Bulgaria, November 20 - 22, 2013;

• 33-я Всероссийская конференция по космическим лучам (ВККЛ), Дубна, Россия, 11 - 15 августа 2014 г.;

• 24th European Cosmic Ray Symposium (ECRS 2014), Kiel, Germany, September

1 - 5, 2014;

• 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2015), Den Haag, Netherlands, July 30 - August 6, 2015;

• Международная байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике «Физические процессы в космосе и околоземной среде» (БШФФ-2015), в рамках которой проводилась XIV Конференция молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом», Иркутск, 14 - 18 сентября 2015 г.;

• 12th European Space Weather Week (ESWW 2015), Belgium, Oostende, November 23-27, 2015.

• XXXIX Апатитский семинар «Физика авроральных явлений», Апатиты, Россия, 29 февраля - 4 марта 2016 г.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликована 21 научная работа, из которых17 работ входят в список SCOPUS, 15 - в Web of Science, 10 - в реферируемых научных изданиях из списка ВАК.

Личный вклад автора

Во всех исследованиях, изложенных в работе, автор принимал активное участие в постановке задач, решении методических вопросов, обработке и анализе данных, обсуждении, интерпретации полученных результатов и написании статей. Автор проделал большую работу по обработке и анализу экспериментальных данных мировой сети станций космических лучей. Абуниной М.А. разработаны пакеты программ необходимых для исследования. Она внесла значительный вклад в расширение и улучшение нескольких баз данных, созданных в ИЗМИРАН. Это не только обеспечило выполнение диссертационной работы, но и создало надежную основу для многих будущих исследований.

Глава 1. Обзор современного состояния исследований первой гармоники анизотропии галактических космических лучей. Средства и методы ее изучения

1.1. Современное состояние вопроса

Галактические космические лучи (КЛ) приходят к Земле со всех сторон и почти изотропно. Однако небольшая неоднородность в угловом распределении КЛ существует постоянно. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть на поведении скорости счета любого наземного детектора КЛ. В вариациях скорости счета сразу же бросается в глаза волна с периодом в сутки, которая является проявлением анизотропии КЛ и следствием вращения детектора вместе с Землей. Из простого наблюдения за вариациями КЛ даже без каких-либо расчетов можно не только установить существование анизотропии, но и определить ее основные свойства. Поскольку в вариациях КЛ явно выделяется суточная волна, это говорит о том, что основная часть анизотропии потока галактических космических лучей может быть представлена вектором или первой сферической гармоникой. Амплитуда этой гармоники невелика, обычно около 0.5%, но может и убывать почти до 0 и возрастать до 2% и более.

Часть неоднородности углового распределения КЛ, которая проявляется при вращении Земли вокруг своей оси, часто называют солнечно-суточной анизотропией. Она была обнаружена сразу после начала регулярных наблюдений КЛ в 30-е годы прошлого века. Более чем за 80 лет исследований анизотропии КЛ посвящено огромное число работ (см., напр., [66,7986,95,96,111,122,123,127-129,136-139]). Большое внимание к анизотропии КЛ связано с тем, что анизотропия чутко реагирует на все основные проявления солнечной активности, начиная от основных солнечных циклов (11-летнего и 22-летнего) и заканчивая короткопериодными флуктуациями параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Большому числу работ по анизотропии КЛ отчасти способствовала легкость ее выделения. Но эта легкость относится только к получению среднесуточных характеристик солнечно-суточной анизотропии в сравнительно спокойные периоды. Во время

возмущений среднесуточные характеристики малополезны, а выделение анизотропии в более короткие периоды (например, за каждый час) - это более трудная задача, требующая специальных подходов и методов (см. раздел 1.3).

Несмотря на изменения, амплитуда и фаза солнечно суточной вариации

достаточно устойчивы, что предполагает постоянно действующий механизм,

создающий анизотропию КЛ в солнечном ветре. Предлагались различные

механизмы для солнечно-суточной вариации. Сейчас признано, что величина и

направление векторной анизотропии КЛ (первой сферической гармоники)

хорошо описывается конвективно-диффузионной моделью, предложенной

Крымским [22,27,87]. Было показано, что суть этого явления состоит в

формировании анизотропии углового распределения космических лучей

модулирующим воздействием солнечного ветра, а направление анизотропии

обусловлено влиянием межпланетного магнитного поля. Количественное

описание этого и ряда других эффектов стало возможным на основе

выдвинутого Г.Ф. Крымским и несколькими другими авторами в 60-е годы

диффузионного уравнения переноса космических лучей:

дп 1 ^ д

— = й1у(кдгайп) — &у(пи) + — й1уир — (пр), (1.1.1)

3 ор

где п - плотность частиц, к - коэффициент диффузии, и - скорость среды, р -импульс частиц. Это уравнение лежит в основе современной теории распространения и ускорения космических лучей в межпланетной и межзвездной среде.

В 90-х гг. амплитудно-фазовая взаимозависимость первой гармоники анизотропии КЛ была подтверждена экспериментально [6,49,50].

В данной диссертационной работе используется вариант конвективно-диффузионной модели предложенный Беловым [46]. Ниже представлен этот вариант. В частности, описан диффузионный поток и тензор космических лучей в межпланетном магнитном поле с произвольной степенью его нерегулярности и показано, что в случае радиального градиента космических лучей амплитуда

и фаза первой гармоники связаны друг с другом и меняются в ограниченных пределах.

Наиболее простая форма вектора анизотропии КЛ в системе координат, вращающейся с солнечным ветром (скорость и), с одной осью вдоль линий межпланетного магнитного поля (ММП) и другой вдоль перпендикулярной компоненты градиента космических лучей, следующая:

А = , (1.1.2)

где д, §\\, д, - градиент плотности КЛ и его компоненты вдоль и поперек поля;

Ас = Си/v (C - Комптон-Геттинг фактор); Ац, Л±, Xh - долготный, поперечный и холловский транспортные пробеги. Если учесть степень нерегулярности межпланетного магнитного поля (K), то из (1.1.2) можно получить:

i - Ас = -р (к-1/2д, + К1/2д, + (1 - К)1/2 |д]), (1.1.3)

где вектор анизотропии КЛ для частиц жесткости R, помимо градиента плотности КЛ, измеренной скорости и и значения H(p = R/300H), зависит так же от параметра K.

Анизотропия космических лучей обычно определяется и рассматривается в следующей системе координат: x - направление скорости солнечного ветра; y - плоскость линий поля; x, y, z - составляют правую тройку. В такой системе имеем:

/с2 + KS2 -cS (1 - К) -S j К (1 - К) \ А-Ас = • cS (1 -К) S2 + Кс2 с j К (1 - К) )рд, (1.1.4) \Sj К (1 - К) с j К (1 - К) К )

где с = cos S = sin 'ф - угол между Н и и. Путем решения обратной задачи, зная составляющие анизотропии КЛ, можно найти градиент плотности космических лучей:

рдх = -r/К (Ax-Ac)-S^rT=KAz (1.1.5a)

рду = -ГКАу + с rT-KAz (1.1.5b)

pgz = Srr-K(Ax - Ac) - сrr-KAy - /KAZ(1.1.5c)

При интерпретации данных наблюдения анизотропии КЛ часто считают, что анизотропия появляется из-за радиального градиента плотности КЛ, т.е. 9у = 9z = 0. В данном случае можно найти дх через любые компоненты вектора анизотропии, поскольку все компоненты связаны попарно друг с другом. В частности, получаем:

(с2 + KS2) Ау = (1 - K)Sc(Ac — Ах) (1.1.6)

1 /2

Будем считать, что Ар = [А^ + Afy - амплитуда и (р - фаза вектора анизотропии КЛ в плоскости (х; у). Подставляя Ах = Ар cos ф и Ау = Ар sin ф в (1.1.6), получим:

1 —к

¿V =7—ч-1—7-г:-Ас (1.1.7)

р (1—К) cos <р +(c/S+KS/c) sin ф с v '

Случай, приведенный выше, в общем, применяется только при сферическо-симметричном солнечном ветре. Случай ду = 0 является более общим и более вероятен и может обеспечить интерпретацию данных наблюдения стационарных КЛ, т.к. в этом случае ду может быть выведена из вариаций концентрации КЛ. При ду = 0 амплитуда вектора анизотропии космических лучей будет:

А = ((К—1с2+ S2 )(рдх)2 + (pgz)2 )1П (1.1.8)

Из (1.1.8) следует, что перпендикулярная компонента градиента плотности КЛ в плоскости межпланетного магнитного поля может только увеличивать значение A, т.к. ее абсолютный вклад не зависит от степени нерегулярности ММП.

Еще одним важным направлением исследования вариаций КЛ, являются долгопериодные изменения анизотропии КЛ, которые также изучались во многих работах (см., напр., [9,29,33,60,100,109]). Уже в начале 50-х стало известно, что усредненные характеристики вектора анизотропии галактических КЛ изменяются с 11- и 22-летней периодичностью [82]. Позже, Скотт Форбуш

[85] обнаружил, что долгопериодные изменения анизотропии КЛ отображают основные солнечные циклы.

При выделении и изучении долговременных изменений анизотропии чаще всего использовались данные отдельных наземных детекторов КЛ, из которых выделялась солнечно-суточная вариация, и исследования велись на среднесуточной базе. Крымский и др. [28] рассмотрели долговременные изменения анизотропии в диапазоне энергий (10-200 ГэВ), ее параметры определялись и по солнечно-суточным вариациям, и методом глобальной съемки (см. раздел 1.3) по данным мировой сети нейтронных мониторов за 1965-2000 гг. Накопленные ежечасные данные по изменению экваториальной составляющей анизотропии КЛ, позволяют получить и наглядно представить долгопериодные изменения анизотропии за почти 60 лет (шесть солнечных циклов). В работе [9] авторы использовали среднечасовые характеристики анизотропии КЛ, полученные по данным всей мировой сети нейтронных мониторов и исследовали долговременное поведение первой гармоники анизотропии КЛ отдельно в сравнительно спокойные и возмущенные периоды.

Рис. 1.1. Векторная диаграмма солнечно-суточной анизотропии потока галактических космических лучей за 1957-2015 гг.

На рис. 1.1 представлены долгопериодные изменения вектора экваториальной анизотропии КЛ за период с 1957 по 2015 гг.

Анизотропия КЛ является переменной величиной, и особенно сильно она меняется во время больших Форбуш-понижений [7,45,61]. Именно во время Форбуш-эффектов наблюдается самая большая анизотропия галактических КЛ. Например, 15 февраля 1978 года в одном из наибольших Форбуш-понижений и первая, и вторая гармоники анизотропии КЛ достигали приблизительно 10 % [61], что на 1-2 порядка выше, чем обычные значения. И хотя изменение анизотропии КЛ по величине и направлению происходит во время всего Форбуш-эффекта, самые быстрые и существенные изменения обычно происходят около SSC и вблизи минимума плотности КЛ.

Следует отметить, что анизотропия КЛ отражает более детальную структуру межпланетного возмущения, чем вариации плотности КЛ. В частности, границы магнитного облака обычно четко видны в поведении анизотропии.

И хотя непрерывный мониторинг космических лучей наземными детекторами проводится вот уже более полувека, в последние годы он изменился качественно, и его возможности существенно расширились. Интернет дает возможность, наряду с данными локальных детекторов, оперативно собирать и обрабатывать данные удаленных станций КЛ. Это позволяет определять характеристики релятивистских КЛ за пределами земной магнитосферы, и не ретроспективно, а в режиме реального времени. Более того, эти характеристики можно анализировать совместно с другими регулярно обновляемыми рядами солнечных, межпланетных и геофизических данных. Таким образом, мы можем использовать наземные наблюдения не только в обычных научных исследованиях, но и для решения повседневных практических задач космической погоды.

1.2. Мировая сеть нейтронных мониторов

Уже более 60 лет нейтронные мониторы [90,133] остаются главным, стандартным и стабильным инструментом для измерения космических лучей с энергией от 400 МэВ до сотен ГэВ. Следует подчеркнуть, что наиболее надежная информация о вариациях космических лучей была получена именно благодаря этим детекторам. Нейтронный детектор, работающий на реакции нейтронов с изотопом бора и регистрирующий, в основном, нейтроны, генерированные в свинце и замедленные в парафине, был создан Симпсоном в 1948 году[ 132,134]. Уже к 1957 году количество действующих нейтронных мониторов приблизилось к 50-ти станциям, оснащенных стандартными нейтронными мониторами типа IGY. В середине 70-х годов Кармайклом и др. [90], используя большие счетчики СНМ-15, был разработан супермонитор для регистрации интенсивности нейтронов, обеспечивающий статистическую точность 0.1-0.2 %/час. После чего началось переоснащение существующих станций и создание новых на основе супермониторов NM64. Рис. 1.2 демонстрирует динамику числа различных типов нейтронных мониторов мировой сети за период с 1950 по 2016 гг.

60

50

>я 40 к

!=Г ¡Н

2 30 н и

о

Ъ 20 О ¡5 zr

10 0

1950 1960 1970 1930 1990 2000 2010 2020 Рис. 1.2. Динамика числа нейтронных мониторов различных типов за период с 1950 по 2016 гг.

На рис. 1.3 показана секция стандартного нейтронного супермонитора (6ЫМ64), совмещенная с сцинтилляционным мюонным телескопом с оптоволоконным сбором света.

Мюонный телескоп Нейтронный монитор

Рис. 1.3. Секция стандартного нейтронного супермонитора, совмещенная с сцинтилляционным мюонным телескопом с оптоволоконным сбором света.

На сегодняшний день мировая сеть нейтронных мониторов насчитывает 45 непрерывно работающих детекторов, из которых 14 станций находятся на территории Российской Федерации (см. рис. 1.4).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Абунина Мария Александровна, 2016 год

Литература

1. Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В., Ерошенко Е.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Форбуш-эффекты с внезапным и постепенным началом // Геомагнетизм и Аэрономия. - 2012. - Т. 52. - №3. - С. 313-320.

2. Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В., Ерошенко Е.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Форбуш-эффекты 19-го цикла солнечной активности // Изв. РАН, Сер. физ. - 2013. - Т. 77. - №5. - С. 599-601.

3. Абунин А.А. Характеристики Форбуш-эффектов и их связь с солнечными, межпланетными и геомагнитными возмущениями: диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук: 01.03.03 / Абунин Артем Анатольевич. - Москва. - 2014. - 155 с.

4. Абунина М.А., Абунин А.А., Белов А.В., Ерошенко Е.А., Асипенка А.С., Оленева В.А., Янке В.Г. Связь параметров Форбуш-эффектов с гелиодолготой солнечных источников // Геомагнетизм и Аэрономия. - 2013 a. -Т. 53. - №1. - С. 13-22.

5. Абунина М.А., Абунин А.А., Белов А.В., Ерошенко Е.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Долгопериодные изменения амплитудно-фазовой взаимозависимости первой гармоники анизотропии космических лучей // Геомагнетизм и Аэрономия. - 2013b. - Т. 53. - № 5. - С. 601-610.

6. Алтухов А., Арет А., Белов А., Дорман Л., Ерошенко Е., Оленева в., Руднев Ю. Анизотропия и градиент космических лучей в различных структурах солнечного ветра // Изв. АН СССР. - 1991. - Т. 55. - № 10. - С. 1927-1929.

7. Белов А., Блох Я, Гущина Р., Дорман Л., Ерошенко Е., Каминер Н., Либин И., Иноземцева О. Исключительное событие в космических лучах в 1978 году // Известия АН СССР, Серия физическая. - 1979. - Т. 43. - С. 2512-2515.

8. Белов А.В. Модели модуляции космических лучей неоднородным солнечным ветром и исследование возмущений межпланетной среды по данным мировой сети нейтронных мониторов: диссертация на соискание

ученой степени кандидата физ.-мат. наук: 01.03.02 / Белов Анатолий Владимирович. - Москва, ИЗМИРАН. - 1980. - 181 с.

9. Белов А.В., Ерошенко Е.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Долговременные изменения анизотропии космических лучей по данным сети нейтронных мониторов // Тр. 29 Всероссийской конференции по космическим лучам. Москва. -2006. - CD МОД_8.

10. Белов А., Асипенка А., Дрынь Е., Ерошенко Е., Крякунова О., Оленева

B., Янке В Поведение векторной анизотропии космических лучей вблизи межпланетных ударных волн // Изв. РАН. Сер. физ. - 2009. - Т. 73. - №3. - С. 348-350.

11. Белов А.В., Абунин А.А., Абунина М.А., Ерошенко Е.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Вариации плотности галактических космических лучей в магнитных облаках // Геомагнетизм и аэрономия. - 2015a. - Т. 55. - №4. - С. 445-456.

12. Белов А.В., Абунин А.А., Абунина М.А., Ерошенко Е.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Моделирование поведения плотности космических лучей в магнитных облаках // Изв. РАН, Сер. физ. - 2015b. - Т. 79. - №5. - С. 691-693.

13. Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Сергеев А.В. Метод спектрографической глобальной съемки для изучения вариаций интенсивности космических лучей межпланетного и магнитосферного происхождения // Сб. «Вариации космических лучей и исследования космоса», ИЗМИРАН. - 1986. -

C. 232-237.

14. Дорман Л.И. Вариации космических лучей. - М.: Гостехтеориздат. -1957. - 492 с.

15. Дорман Л.И., Янке В.Г. К теории метеорологических эффектов космических лучей, I // Изв. АН СССР, Сер.физ. - 1971a. - Т. 35. - №12. - С. 2556-2570.

16. Дорман Л.И., Янке В.Г. К теории метеорологических эффектов космических лучей, II // Изв. АН СССР, Сер.физ. - 1971b. - Т. 35. - №12. - С. 2571-2582.

17. Дорман Л.И. Метеорологические эффекты космических лучей. - М.: Наука. - 1972. - 211 с.

18. Дорман Л., Каминер Н., Кузьмичева А. Временные и пространственные изменения возрастаний интенсивности космических лучей перед Форбуш-понижениями // Геомагнетизм и аэрономия. - 1972. - Т. 12. - №5. - С.814-822.

19. Каминер H.C., Кузьмичева A.E., Мымрина H.B. Энергетический спектр эффекта возрастания космических лучей перед Форбуш-понижением // Геомагнетизм и аэрономия. - 1981a. - Т. 21. -№2. - С. 358-359.

20. Каминер Н.С., Кузьмичева А.Е., Мымрина Н.В. Анизотропия космических лучей вблизи границы высокоскоростного потока солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. - 1981b. -Т. 21. - №3. -С. 424-427.

21. Кобелев П., Белов А., Гущина Р., Ерошенко Е., Янке В. Приемные коэффициенты и энергетические характеристики детекторов мировой сети станций космических лучей // Сб. Космические лучи. - 2014. - №29. - С. 221243.

22. Крымский Г.Ф. Диффузионный механизм суточной вариации космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. - 1964. - Т. 4. - №6. - С. 977986.

23. Крымский Г.Ф., Алтухов A.M., Кузьмин А.И., Скрипин Г.В. Новый метод исследования анизотропии космических лучей. Исследование по геомагнетизму и аэрономии. - М.: Наука. - 1966a. - 105 с.

24. Крымский Г.Ф., Кузьмин А.И.,Чирков Н.П. Распределение космических лучей и приемные векторы детекторов. I. // Геомагнетизм и аэрономия. - 1966b. - Т. 6. - №8. - С. 991-996.

25. Крымский Г.Ф., Кузьмин А.И., Чирков Н.П. и др. Распределение космических лучей и приемные векторы детекторов. II. // Геомагнетизм и аэрономия. - 1967. - Т. 7. - №1. - С. 11-15.

26. Крымский Г.Ф. Модуляция космических лучей в межпланетном пространстве. - М.: Наука. - 1969. - 152 с.

27. Крымский Г.Ф., Кузьмин А.И., Кривошапкин П.А., Самсонов И.С., Скрипин Г.В., Транский И.А., Чирков Н.П. Космические лучи и солнечный ветер. Новосибирск: Наука. - 1981. - 224 с.

28. Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Мамрукова В.П., Григорьев В.Г., Герасимова С.К. 11- и 22-летние вариации анизотропии галактических космических лучей // Изв. РАН. Сер.физ. - 2007. - T. 71. - №7. - С. 1003-1005.

29. Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Мамрукова В.П., Стародубцев С.А, Шафер Г.В. Долговременные изменения анизотропии и плотности галактических космических лучей по данным измерений АСК-1 в Якутске // Космические лучи и гелиосфера: Тезисы докладов, представленных на Всероссийскую конференцию, посвященную 100-летию Ю.Г. Шафера. - 2009. -С. 28.

30. Луковникова А.А. Мониторинг околоземного космического пространства по наблюдениям космических лучей: диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук: 01.03.03 / Луковникова Анна Александровна. - Иркутск. - 2012. - 139 с.

31. Сергеев А.В. Спектрографический метод анализа вариаций космических лучей магнитосферного и межпланетного происхождения // Диссертация. - Москва, НИИ ЯФ МГУ. - 1974. - 189 c.

32. Чирков Н.П., Алтухов А.М., Крымский Г.Ф. и др. Распределение космических лучей и приемные векторы детекторов. III. // Геомагнетизм и аэрономия. - 1967. - Т. 7. - №4. - С. 621-631.

33. Чирков Н.П. Вариации плотности космических лучей и солнечного ветра с циклом солнечной активности // Сб. научн. трудов: Модуляция космических лучей в солнечной системе. - 1986. - С. 3-14.

34. Abunin A.A., Krivosheeva (Abunina)M.A., Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Yanke V.G. Forbush-effects with sudden and gradual storm commencement // Proc. 32nd Int. Cosmic Ray Conf., Beijing. - 2011. - V. 10. - P. 278-281.

35. Abunin A.A., Abunina M.A., Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Yanke V.G. Forbush-decreases in 19th solar cycle // J. Phys.: Conf. Ser. - 2013. - V. 409. - DOI:10.1088/1742-6596/409/1/012165.

36. Abunina M, Abunin A., Belov A., Eroshenko E., Oleneva V., Yanke V. Long term variations of the amplitude-phase interrelation of the cosmic ray anisotropy first harmonic // J. Phys.: Conf. Ser. - 2013. - V. 409. - I. 1. - DOI: 10.1088/1742-6596/409/1/012163.

37. Abunina M, Abunin A, Belov A, Eroshenko E, Oleneva V, Yanke V. Phase distribution of the first harmonic of the cosmic ray anisotropy during the initial phase of Forbush effects // J. Phys.: Conf. Ser. - 2015. - V. 632. - I. 1. - DOI: 10.1088/1742-6596/632/1/012044.

38. Abunina M., Abunin A., Belov A., Eroshenko E., Oleneva V., Yanke V., Kryakunova O. Relation of the equatorial component of the cosmic ray anisotropy to the parameters of interplanetary medium // Proceedings of Science (ICRC2015). -2016. - ID 083. - http://pos.sissa.it/archive/conferences/236/083/ICRC2015_083.pdf.

39. Altuchov A.M., Krimsky G.F., Kuzmin A.I. The method of "Global survey" for investigation cosmic ray modulation // Proc. 11th Int. Cosmic Ray Conf., Budapest. - 1969. - V. 4. - P. 457-460.

40. Asipenka A.S., Belov A.V., Eroshenko E.F., Klepach E.G., Yanke, V.G. Interactive database on the cosmic ray anisotropy // Adv. Space Res. - 2009. - V. 43. - I. 4. - P. 708-716.

41. Barnden L.R. Forbush decreases 1966-1972; their solar and interplanetary associations and their anisotropies // Proc. 13th Int. Cosmic Ray Conf., Denver. -1973a. - V. 2. - P. 1271-1276.

42. Barnden L.R. The large-scale magnetic field configuration associated with Forbush decreases // Proc. 13th Int. Cosmic Ray Conf., Denver. - 1973b. - V. 2. - P. 1277-1282.

43. Belov A.V., Blokh Ya.A., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Inozemtseva O.I., Kaminer N.S. Studies of isotropic and anisotropic cosmic ray variations in the Earth's

vicinities during disturbed periods // Proc. 13th Int. Cosmic Ray Conf., Denver. -1973. - V. 2. - P. 1247-1255.

44. Belov A.V., Blokh Ya.L., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Inozemtseva O.I., Kaminer N.S. Anisotropy and time-dependent changes in the spectrum of cosmic-ray intensity variations during August, 1972 // AN USSR, Izv., Ser. Fiz. - 1974. - V. 38. - P. 1867-1875.

45. Belov A.V., Blokh Ya.L., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Guschchina R.T., Kaminer N.S., Libin I.Ya. Significant Forbush-decreases observed in 1978 in various components of cosmic ray intensity // Proc. 16th Int. Cosmic Ray Conf., Kyoto. -1979. - V. 3. - P. 449-454.

46. Belov A.V. The first harmonic of CR anisotropy in the convection-diffusion model // Proc. 20th Int. Cosmic Ray Conf., Moscow. - 1987a. - V. 4. - P. 119-122.

47. Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Oleneva V.A. Cosmic ray gradient variations in 1974 // Proc. 20th Int. Cosmic Ray Conf., Moscow. - 1987b. -V. 4. - P. 137-139.

48. Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Oleneva V.A. Determination of the absolute value of north-south cosmic ray anisotropy from ground-based data // Proc. 21th Int. Cosmic Ray Conf., Adelaide. - 1990. - V. 6. - P. 357-360.

49. Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Rudnev Yu.F. The amplitudephase interrelation and other peculiarities of the first cosmic ray anisotropy harmonic // Proc. 22th Int. Cosmic Ray Conf., Dublin. - 1991. - V. 3. - P. 457-460.

50. Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Rudnev Yu.F. The amplitudephase interrelation of CR anisotropy in the two last solar minima // Proc. 23th Int. Cosmic Ray Conf., Calgary. - 1993. - V. 3. - P. 641-644.

51. Belov A.V., Dorman L.I., Gushchina R.T., Yanke V.G. Temporal and latitudinal dependence of the temperature effect for neutron component of cosmic ray // Proc. 24th Int. Cosmic Ray Conf., Rome. - 1995a. - V. 4. - P. 1141-1144.

52. Belov A.V., Dorman L.I., Eroshenko E.A., Iucci N., Villoresi G., Yanke V.G. Search for Predictors of Forbush Decreases // Proc. 24th Int. Cosmic Ray Conf., Rome. - 1995b. - V. 4. - P. 888-891.

53. Belov A.V., Eroshenko E.A., Yanke V.G. Modulation Effects in 1991-1992 Years // Proc. 25th Int. Cosmic Ray Conf., Durban. - 1997. - V. 1. - P. 437-440.

54. Belov A.V., Eroshenko E.A., Yanke V.G. Global and local indices of cosmic ray activity // Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf.,. Salt Lake City. - 1999a. - V. 6. - P. 472-475.

55. Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Yanke V.G. Anomalous behavior of cosmic ray anisotropy in the last minimum of the solar activity // Proc. 26th Int. Cosmic Ray Conf.,. Salt Lake City. - 1999b. - V. 7. - P. 268-271.

56. Belov A. V., Eroshenko. E. A., Oleneva V. A., Struminsky A. B., Yanke V.

G. What determines the magnitude of Forbush decreases? // Adv. Space Res. -2001a. - V. 27. - N. 3. - P. 625-630.

57. Belov, A.V., Bieber, J.W., Eroshenko, E.A., Evenson, P., Pyle, R., Yanke, V.G. Pitch-Angle features in cosmic rays in advance of severe magnetic storms: neutron monitor observations // // Proc. 27th Int. Cosmic Ray Conf., Hamburg. -2001b. - 9, P. 3507-3510.

58. Belov A., Baisultanova L., Eroshenko E., Mavromichalaki H., Yanke V., Pchelkin V., Plainaki C., Mariatos G. Magnetospheric effects in cosmic rays during the unique magnetic storm on November 2003 // J. Geophys. Res. - 2005a. - V. 110. - A09S20. DOI: 10.1029/2005JA011067.

59. Belov A., Garcia H., Kurt V., Mavromichalaki H., Gerontidou M. Proton enhancements and their relation to X-ray flares during the three last solar cycles // Solar Phys. - 2005b. - V. 229. - N. 1. - P. 135-159.

60. Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Yanke V.G., Mavromichalaki

H. Long-term variations of the cosmic ray anisotropy by the data from neutron monitor network // Proc. 20th ECRS, Lisbon. - 2006. - ID 123.

61. Belov A.V. Forbush effects and their connection with solar, interplanetary and geomagnetic phenomena // Proc. IAU Symp. - 2009. - V. 257. - P. 439-450.

62. Belov A., Abunin A., Abunina M., Eroshenko E., Oleneva V., Yanke V., Papaioannou A., Mavromichalaki H., Gopalswamy N., Yashiro S. Coronal mass ejections and non-recurrent Forbush decreases // Solar Phys. - 2014. - V. 289. - P. 3949-3960.

63. Belov A., Abunin A., Abunina M., Eroshenko E., Oleneva V., Yanke V., Papaioannou A., Mavromichalaki H. Galactic cosmic ray density variations in magnetic clouds // Solar Physics. - 2015a. - V. 290. - N. 5. - P. 1429-1444.

64. Belov A., Eroshenko E., Papaioannou A., Abunin A., Abunina M., Oleneva V., Mavromichalaki H., Yanke V. Modeling the behavior of the cosmic ray density in magnetic clouds // J. Phys.: Conf. Ser. - 2015b. - V. 632. - I. 1. - DOI: 10.1088/1742-6596/632/1/012051.

65. Bothmer V., Zhukov A. The Sun as the prime source of space weather. // Space Weather - Physics and Effects. Ed. by V. Bothmer and I.A. Daglis. Springer. -2007. - P. 31-102.

66. Briggs R.M., Hicks R.B., Standi S. Sidereal-time variations in the cosmic ray intensity // Nuovo Cimento. - 1970. - V. 66. N. 1. - P. 97-104.

67. Cane H., Richardson J., von Rosenvinge T.T., Wibberenz G. Cosmic ray decreases and shock structure: a multispacecraft study // J. Geophys. Res. - 1994. -V. 99. - P. 21429-21441.

68. Cane H.V., Richardson I.G., von Rosenvinge T. T. Cosmic ray decreases: 1964-1994 // J. Geophys. Res. - 1996. - V. 101. - P. 21561-21572.

69. Cane H.V. Coronal mass ejections and Forbush decreases // Space Sci. Rev. - 2000. - V. 93. - P. 55-77.

70. Chen J., Bieber J. Cosmic-ray anisotropies and gradients in three dimensions // Astrophysical Journal. - 1993. - V. 405. - N. 1. - P. 375-389.

71. Chertok I.M., Grechnev V.V., Belov A.V., Abunin A.A., Abunina M.A. Magnetic flux of EUV arcades and dimmings as a relevant parameter to early

diagnose solar eruptions - sources of non-recurrent geomagnetic storms and Forbush decreases // Proc. 9th Russian-Chinese Conf. Space Weather. - 2012. - P. 6-7.

72. Chertok I.M., Grechnev V.V., Belov A.V., Abunin A.A. Magnetic flux of EUV arcade and dimming regions as a relevant parameter for early diagnostics of solar eruptions - sources of non-recurrent geomagnetic storms and Forbush decreases // Solar Phys. - 2013. - V. 282. - P. 175-199.

73. Chertok I.M., Abunina M.A., Abunin A.A., Belov A.V., Grechnev V.V. Relationship between the Magnetic Flux of Solar Eruptions and the Ap index of Geomagnetic Storms // Solar Phys. - 2015. - V. 290. - I.2. - P. 627-633.

74. Clem J.M., Dorman L.I. Neutron Monitor Response Functions // Space Sci. Rev. - 2000. - V. 93. - P. 335-359.

75. Dorman L.I. Cosmic rays: variations and space explorations. Amsterdam: North-Holland. - 1974. - 675 p.

76. Dorman L.I. Space weather and dangerous phenomena on the Earth: principles of great geomagnetic storms forecasting by online cosmic ray data // Ann. Geophys. - 2005. - V. 23. - I. 9. - P. 2997-3002.

77. Dorman L.I. Cosmic rays in magnetospheres of the Earth and other planets. Springer Science+Business Media B.V. - 2009. - 800 p.

78. Dorman L.I. Cosmic rays in the Earth's atmosphere and underground. Springer. - 2010. - 862 p.

79. Duggal S., Forbush S., Pomerantz M. Variations of the diurnal anisotropy with periods of one and two solar cycles // Proc. 11th Int. Cosmic Ray Conf., Budapest. - 1970. - V. 29. - P. 55-59.

80. Duperier A. Solar and sidereal diurnal variations of cosmic rays // Nature. -1946. - V. 158. - P. 196.

81. Dvornikov, V. M., V. E. Sdobnov, and A.V. Sergeev. Analysis of cosmic ray pitch-angle anisotropy during the Forbush-effect in June 1972 by the method of spectrographic global survey // Proc. 19th Int. Cosmic Ray Conf., La Jolla. - 1983. -V. 3. - P. 249-252.

82. Elliot H. The variations of cosmic ray intensity // Progress in Cosmic Ray Phys. - 1952. - V. 1. - P. 453-514.

83. Firor J.W., Fonger W.H., Simpson J.A. Cosmic radiation intensity-time variations and their origin. V. The daily variation of intensity // Phys. Rev. - 1954. -V. 94. - I. 4. - P. 1031-1036.

84. Forbush S.E. On the effects in the cosmic-ray intensity observed during the recent magnetic storm // Phys. Rev. - 1937. - V. 51. - P. 1108-1109.

85. Forbush S.E. Variation with a period of two solar cycles in the cosmic-ray diurnal anisotropy and the superposed variations correlated with magnetic activity // J. Geophys. Res. - 1969. - V. 74. - I. 14. - P. 3451-3468.

86. Forbush S., Beach L. Cosmic-ray diurnal anisotropy and the Sun's polar magnetic field // Proc. 14th Int. Cosmic Ray Conf., Munich. - 1975. - V. 4. - P. 1204-1208.

87. Forman M.A., Gleeson L.J. Cosmic-ray streaming and anisotropies // Astrophysics and Space Science. - 1975. - V. 32. - P. 77-94.

88. Gopalswamy N. Coronal mass ejections and space weather // Climate and Weather of the Sun-Earth system (CAWSES): selected papers from the 2007 Kyoto Symposium. Ed. by T. Tsuda, R. Fujii, K. Shibata, and M.A. Geller. TERRAPUB, Tokyo. - 2009. - P. 77-120.

89. Gopalswamy N. Corona mass ejections: a summary of recent results // Proc. 20th National Solar Physics Meeting, Slovakia. - 2010. - P. 108-130.

90. Hatton C.J., Carmichael H. Experimental investigation of the NM-64 neutron monitor // Can. J. Phys. - 1964. - V. 42. - P. 2443-2472.

91. Haurwitz M. W., Yoshida S., Akasofu S. I. Interplanetary magnetic field asymmetries and their effects on polar cap absorption events and Forbush decreases //J. Geophys. Res. - 1965. - V. 70. - P. 2977-2988.

92. Iucci N., Parisi M., Storini M., Villoresi G. Forbush decreases: origin and development in the interplanetary space // Nuovo Cimento. - 1979. - V. 2C. - N. 4. -P. 1-52.

93. Iucci N., Parisi M., Storini M., Villoresi G., Pinter S. Longitudinal dependence of the interplanetary perturbation produced by energetic type 4 solar flares and of the associated cosmic ray modulation // Proc.19th Int. Cosmic Ray Conf., San Diego. - 1985. - V. 5. - P. 234-237.

94. Iucci N., Pinter S., Parisi M., Storini M., Villoresi G. The longitudinal Asymmetry of the interplanetary perturbation producing Forbush decreases // Nuovo Cimento. - 1986. - V. 9C. - P. 39-50.

95. Jacklyn R., Vrana A. Recent evidence concerning the sidereal anisotropy in the charged primary cosmic radiation // Proc. Astron. Soc. Australia. - 1969. - V. 1. - P. 278.

96. Kane R.P. Sidereal component of the diurnal variation of cosmic ray intensity // Nuovo Cimento. - 1966. - V. 41. - N. 1. P. 90-114.

97. Korotkov V., Berkova M., Belov A., Eroshenko E., Yanke V., Pyle R. Procedure to emend neutron monitor data that are affected by snow accumulations on and around the detector housing // JGR: Space Physics. - 2013. - V. 118. - N. 11. -P. 6852-6857.

98. Krivosheeva (Abunina) M.A., Abunin A.A., Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Yanke V.G., Osipenko A.S. Relation of the Forbush-effect parameters to the heliolongitude of the solar sources // Proc. 32nd ICRC. - 2011. - V. 10. - P. 274-277.

99. Kryakunova O., Belov A., Abunin A., Abunina M., Eroshenko E., Malimbayev A., Tsepakina I., Yanke V. Recurrent and sporadic Forbush-effects in deep solar minimum // J. Phys.: Conf. Ser. - 2015. - V. 632. - DOI: 10.1088/17426596/632/1/012062.

100. Krymsky G.F., Krivoshapkin P.A., Gerasimova S.K., Grigoryev V.G., Mamrukova V.P., Skripin G.V. Variation of high energy cosmic ray anisotropy with a solar activity cycle // Proc. 28th Int. Cosmic Ray Conf.,Tsukuba. - 2003. - P. 3985-3988.

101. Kudela K., Storini M. Possible tools for space weather issues from cosmic ray continuous records // Adv. Space Res. - 2006. - V. 37. - I. 8. - P. 1443-1449.

102. Kunow H., Crooker N.U., Linker J.A., Schwenn R., Von Steiger R. Foreword // Space Sci. Rev. - 2006. - V. 123. - P. 1-2.

103. Leerungnavarat, K., Ruffolo, D., Bieber, J.W. Loss Cone Precursors to Forbush Decreases and Advance Warning of Space Weather Effects // Astrophys. J. -2003. - V. 593. - P. 587-596.

104. Lingri D., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V., Abunin A., Abunina M. Solar activity parameters and associated Forbush decreases during the Minimum Between Cycles 23 and 24 and the Ascending Phase of Cycle 24 // Solar Phys. - 2016. - DOI 10.1007/s11207-016-0863-8.

105. Lockwood J.A. Forbush decreases in the cosmic radiation // Space Sci. Revs. - 1971. - V. 12. - P. 658-715.

106. Mavromichalaki H., Papaioannou A., Gerontidou M., Papailiou M., Plainaki C., Belov A., Eroshenko E., Abunin A., Abunina M., Yanke V. Cosmic ray events in the beginning of 2012 // J. Phys.: Conf. Ser. - 2013. - V. 409. - DOI:10.1088/1742-6596/409/1/012206.

107. McCracken K.G., Rao V.R., Shea M.A. The trajectories of cosmic rays in a high degree simulation of the geomagnetic field // Technical report, Massachusetts Institute of Technology. - 1962. - N. 77. - P. 77.

108. McCracken K.G., Rao V.R., Fowler B.C., Shea M.A., Smart D.F. Cosmic ray tables (asymptotic directions, variational coefficients and cut-off rigidities) // IQSY instruction manual. - 1965. - N. 10. - 183 p.

109. Moraal H. Observations of the Eleven-Year Cosmic-Ray Modulation Cycle // Space Science Reviews. - 1976. - V. 19. - P. 845-920.

110. Moraal H., Belov A., Clem J. Design and co-ordination of multi-station international neutron monitor network // Space Sci. Rev. - 2000. - V. 93. - P. 285303.

111. Nagashima K., Ueno H., Mori S., Sagisaka S. A two-way sidereal anisotropy // Can. J. Phys. -1968. - V. 46. - P. S611-S613.

112. Nagashima K. Three-dimensional cosmic ray anisotropy in interplanetary space // Rep. Ionosphere Space Res. - 1971. - V. 25. - P. 189-211.

113. Nagashima K., Sakakibara S., Murakami K., Morishita I. Response and yield functions of neutron monitor, Galactic cosmic-ray spectrum and its solar modulation, derived from all the available world-wide surveys // Nuovo Cimento C. - 1989. - V. 12. - N. 2. - P. 173-209.

114. Nagashima K., Sakakibara S., Fujimoto K., Tatsuoka R., Morishita I. Localized pits and peaks in Forbush decrease, associated with stratified structure of disturbed and undisturbed magnetic fields // Nuovo Cimento C. - 1990. - V. 13C. -P. 551-587.

115. Nagashima K., Fujimoto K., Morishita I. Interplanetary magnetic field collimated cosmic ray flow across magnetic shock from inside of Forbush decrease, observed as local-time-dependent precursory decrease on the ground // J. Geophys. Res. - 1994. - V. 99. - N. A11. - P. 21419-21427.

116. Papailiou M., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. Precursor effects in different cases of Forbush decreases // Solar Physics. - 2012a. -V. 276. - I. 1-2. - P. 337-350.

117. Papailiou M., Mavromichalaki H., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. The asymptotic longitudinal cosmic ray intensity distribution as a precursor of Forbush decreases // Solar Physics. - 2012b. -V. 280. - I. 2. - P. 641-650

118. Papailiou M., Mavromichalaki H., Abunina M., Belov A., Eroshenko E., Yanke V., Kryakunova O. Forbush decreases associated with western solar sources and geomagnetic storms: a study on precursors // Solar Phys. - 2013. V. 283. - I. 2. P.557-563.

119. Papaioannou A., Belov A., Mavromichalaki H., Eroshenko E., Yanke V., Asvestari E., Abunin A., Abunina M. The first Forbush decrease of solar cycle 24 // J. Phys.: Conf. Ser. - 2013. - V. 409. - DOI:10.1088/1742-6596/409/1/012202.

120. Parker E.N. Interplanetary dynamical processes // New York: Interscience Publishers. - 1963. - 272 p.

121. Parsons N. Effects of short-term world-wide modulation of the primary cosmic radiation on observed daily intensity variations // J. of Geophys. Res. - 1960.

- V. 65. - N. 10. - P. 3159-3161.

122. Pomerantz M.A., Duggal S.P. The cosmic ray solar diurnal anisotropy // Space Sci. Rev. - 1971. - V. 12. - I. 1. - P. 75-130.

123. Pomerantz M.A., Duggal S.P. North-south anisotropies in the cosmic radiation // J. Geophys. Res. - 1972. - V. 77. - P. 263-265.

124. Richardson I. G., Cane H. V. Signatures of shock drivers in the solar wind and their dependence on the solar source location // J. Geophys. Res. - 1993. - V. 98.

- P. 15295-15304.

125. Richardson I.G., Dvornikov V.M., Sdobnov V.E., Cane H.V. Bidirectional particle flows at cosmic ray and lower (~1 MeV) energies and their association with interplanetary coronal mass ejections/ejecta // J. Geophys. Res. - 2000. - V. 105. - P. 12579-12592.

126. Richardson I.G., Cane H.V. Near-Earth interplanetary coronal mass ejections during solar cycle 23 (1996-2009): catalog and summary of properties // Solar Phys. - 2010. - V. 264. - P. 189-237.

127. Samsonov I., Grigoryev V., Samsonova Z., Chirkov N. Anomalous behavior of the solar wind speed and galactic cosmic ray anisotropy with solar activity cycle // Proc. 16th Int. Cosmic Ray Conf., Kyoto. - 1979. -V. 3. - P. 508-513.

128. Sarabhai V., Nerurkar N. Time variations of primary cosmic rays // Annual Review of Nuclear and Particle Sciences. - 1956. - V. 6. - P. 1-42.

129. Sekido Y., Nagashima K., Kondo 1., Murayama T., Okuda H., Sakakibara S. Sidereal time variation of high-energy cosmic rays observed by an air Cerenkov telescope // Can. J. Phys. -1968. - V. 46. - P. S607-S610.

130. Shah G., Kaul C., Razdan H., Kaul S. Causes of Forbush decreases // Proc. 17th Int. Cosmic Ray Conf., Paris. - 1981. - V. 4. - P. 21-24.

131. Shea M.A., Smart D.F., McCall J.R. A five degree by fifteen degree world grid of trajectory-determined vertical cutoff rigidities // Can. J. Phys. - 1968. - V. 46. - P. 1098-1101.

132. Simpson J.A., Fonger W., Treiman S.B. Cosmic radiation intensity - time variations and their origin. I. Neutron intensity variation method and meteorological factors // Phys. Rev. - 1953. - V. 90. - P. 934-950.

133. Simpson J.A. Cosmic-radiation neutron intensity monitor // Annals of the IGY. - 1957. - V. 4. - P. 351-373.

134. Simpson J.A. Cosmic radiation neutron intensity monitor // Annals of the Int. Geophy. Yr. IV. Parts I-III, Pergamon Press, London. - 1958. - P. 351.

135. Sinno K. Mechanism of cosmic ray storms inferred from some statistical results // Ionosphere Space Res. Japan. - 1961. - V. 15. - N. 2. - P. 276-279.

136. Somogyi A.J. Some problems of detecting galactic anisotropies // Ann. IQSY. - 1969. - V. 4. - P. 269-273.

137. Swinson D.B. Sidereal cosmic-ray diurnal variations // J. Geophys. Res. -1969. - V. 74. - N. 24. - P. 5591-5598.

138. Swinson D. B. Diurnal variations underground since 1959 // Proc. 24th Int. Cosmic Ray Conf., Rome. - 1995. - V. 3. - P. 627-630.

139. Thompson J.L. A critical analysis for sidereal time variations of cosmic rays on the pacific // Phys. Rev. - 1939. - V. 55. - P. 11-15.

140. Yasue S., Mori S., Sakakibara S., Nagashima K. Coupling coefficients of cosmic ray daily variations for neutron monitor stations // Nagoya. - 1982. - N. 7. -P. 225.

141. Yoshida S. Anisotropy of cosmic rays during the cosmic-ray storms // Il Nuovo Cimento. - 1956. - V. 4. - N. 6. - P. 1410-1432.

Приложение А.

Нейтронные мониторы, используемые в методе кольца станций

№ Расположение Название Широта Долгота Rc Высота, м

1 Apatity APTY 67.55 33.33 0.65 177

2 Calgary CALG 51.08 -114.13 1.08 1128

3 CapeSchmidt CAPS 68.92 -179.47 0.45 0

4 Climax CLMX 39.37 -106.18 2.93 3400

5 DeepRiver DPRV 46.10 -77.50 1.25 145

6 Durham DRHM 43.10 -70.83 1.76 0

7 FortSmith FRSM 60.02 -112.00 0.30 0

8 GooseBay GSBY 53.27 -60.40 0.74 46

9 Inuvik INVK 68.35 -133.72 0.14 21

10 Irkutsk IRKT 52.47 104.02 3.66 433

11 Kerguelen KERG -49.35 70.25 1.14 33

12 Kiel KIEL 54.33 10.11 2.29 54

13 Kiev KIEV 50.72 30.30 3.39 120

14 Kingston KGSN -42.99 147.29 1.82 65

15 Larc LARC -62.20 -58.96 3.01 40

16 LomnickyStit LMKS 49.20 20.22 4.00 2634

17 Magadan MGDN 60.12 151.02 2.10 0

18 Mawson MWSN -67.60 62.88 0.15 0

19 Moscow MOSC 55.47 37.32 2.46 200

20 Mt.Washington MTWS 44.30 288.70 1.58 1909

21 Mt.Wellington MTWL -42.92 147.24 1.83 725

22 Nain NAIN 56.55 -61.68 0.40 0

23 Newark NWRK 39.68 -75.75 1.97 50

24 Norilsk NRLK 69.26 88.05 0.63 0

25 Novosibirsk NVBK 54.80 83.00 2.91 163

26 Oulu OULU 65.02 25.50 0.81 15

27 Peawanuck PWNK 54.98 -85.44 0.50 0

28 Sanae SNAE -71.67 -2.85 0.86 856

29 TerreAdelie TERA -66.65 140.00 0.00 32

30 TixieBay TXBY 71.60 128.90 0.53 0

31 Yakutsk YKTK 62.02 129.73 1.70 105

Фазовые распределения и амплитудно

Приложение Б.

фазовые зависимости для 1957-2010 гг.

1965

1

0.8 0.6 04 0.2

> амплитуда анизотропии количество часов

................

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

1967

1 000

800 800 400 200 0

1

0.8 0.6 0,4 0.2

* амплитуда анизотропии -о- количество часов

1 1 \ ^^^

1 000

800 800 400 200

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

1969

1

0.8 0.6 0,4 0.2

ф амплитуда анизотропии -о- количество часов

5 / V % 1

1 000 800 600 400 200

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

1971

1

0.8

0.6 0.4 0.2

о амплитуда анизотропии -о- количество часов

4 ( г I уЧм1!1!^'!.'"'

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

1 000 800 600

400 200 0

1973

1

0.8

0.6 0.4 0.2

Ф амплитуда анизотропии количество часов

= ' /

90 180 270

фаза анизотропии (долгота),"

1 000

800 600 400 200 о

1996

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

1998

1

0.8 0.6 0,4 0.2

* амплитуда анизотропии -о- количество часов

Л п. 1 1 '

1 ООО

800 800 400 200

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

2000

1

0.8 0.6 0,4 0.2

о амплитуда анизотропии -о- количество часов

5 / V* {

\ 4 £ I 1

1 000 800 600 400 200

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

2002

1

0.8

0.6 0.4 0.2

о амплитуда анизотропии -о- количество часов

1

ии / \ Ч11П1М1{" \ I 5

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

2004

1 000 800 600

400 200 0

1

0.8

0.6 0.4 0.2

Ф амплитуда анизотропии А -о- количество часов

/»а • * Л Й 5 .......

} 111«7

90 180 270

фаза анизотропии (долгота), °

1 000

800 600 400 200 о