Барометрический эффект нейтронной компоненты космических лучей и автоматизированная система обработки данных на линии ЭВМ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.12, кандидат физико-математических наук Глонти, Нугзар Яковлевич

• Глонти, Нугзар Яковлевич
• кандидат физико-математических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Глонти, Нугзар Яковлевич

ВВЕДЕНИЯ.

ГЛАВА I. РЕГИСТРАЦИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ КОМПОНЕНТ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ НА СОВЕТСКОЙ СЕШ СТАНЦИЙ И СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

1.1. Советская сеть станций космических лучей . 17 1.1 Д.Якутский комплекс космических лучей . 18 I.1.2.Саянский спектрографический комплекс регистрации космических лучей

1.2. Тбилисский экспериментальный космофизический комплекс космических лучей

1.3. Общее состояние исследования барометрического эффекта нейтронной компоненты космических лучей.

Выводы по первой главе диссертации

ГЛАВА П. ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ПЗУ) НА ЛИНИИ ЭВМ ДЛЯ СБОРА, ХРАНЕНИЯ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ К0СМ0ФИЗИЧЕСК0Г0 КОМПЛЕКСА КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В ТБИЛИСИ

2.1. Обоснование необходимости создания промежуточного запоминающего устройства на линии ЭВМ

2.2. Конструкция ПЗУ, основные физико-технические характеристики и режим работы

2.3. Устройство ПЗУ и принцип работы . '

2.4. Отбор данных наблюдений различных компонент космических лучей от идентичных каналов регистрации

Выводы по второй главе диссертации

ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА НЕЙТРОННОЙ КОМПОНЕНТЫ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕ'Й И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАЛЬНЫХ ТОЧНОСТЕЙ ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ.

3.1. Определение реальных ошибок данных наблюдений полученных с помощью нейтронного супер-монитора

18НМ-64 и скрещенных мюонных телескопов

МТ-12 и Т-16.

3.2. Исследование барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей в зависимости от изменения уровня атмосферного давления по данным станции Тбилиси

3.3. Исследование изменения барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей в зависимости от уровня атмосферного давления по данным мировой сети станции нейтронных мониторов.

3.4. Первичная обработка данных интенсивности нейтронной компоненты космических лучей с учетом зависимости барометрического коэффициента от изменения атмосферного давления

Выводы по третьей главе диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Барометрический эффект нейтронной компоненты космических лучей и автоматизированная система обработки данных на линии ЭВМ»

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию зависимости барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения атмосферного давления; определению реальных точностей экспериментальных данных наблюдений интенсивности нейтронной и жесткой мюонной компонент космических лучей, полученных с помощью нейтронного супер-монитора и направленных счетчиковых телескопов; разработке и созданию электронного промежуточного запоминающего устройства, математического обеспечения и автоматизированной системы в режиме на линии ЭВМ для сбора, хранения и предварительной обработки данных наблюдений в реальном масштабе времени экспериментального космофизичес-кого комплекса космических лучей в Тбилиси.

Возможности использования космических лучей как зонда для исследования электромагнитных условий межпланетного пространстве, процессов на Солнце, в магнитосфере и атмосфере земли широко известны. Результаты исследования в этом направлении физики космических лучей общепризнаны и приведены в многочисленных работах /1-9/. Они сыграли важную роль в развитии исследования космических лучей в космофизическом направлении. В дальнейшем при исследовании учитывались более современные представления о физических процессах, происходящих на Солнце, в околоземном и межпланетном пространстве и были выявлены не только новые особенности вариаций космических лучей, но и решены обратные геофизические и астрофизические задачи. С помощью космических лучей были определены параметры, характеризующие электромагнитные условия межпланетной среды, магнитосферы и атмосферы Земли /10-18/.

Космические лучи являются заряженными частицами и хорошо запоминают физические условия среды, которую они проходят при движении к Земле. Наблюдения над изменениями(вариации) интенсивности космических лучей ведется в межпланетном пространстве и в окрестностях Земли с помощью межпланетных станций и искусственных спутников, в верхних слоях атмосферы - с помощью воздушных баллонов и специально оборудованных самолетов, а на уровне моря и гор, а также под землей - с помощью стационарных установок. Все эти наблюдения в широком диапазоне энергии космических лучей значительно дополняют друг друга и среди них особая роль принадлежит наземным и подземным данным, поскольку именно на земле создавались крупные и высокоточные стационарные установки для регистрации различных вторичных компонент космических лучей.

В настоящее время надежно определены коэффициенты связи между первичными и вторичными вариациями для нейтронной и /и -мезонной компоненты /1-4, 12, 19-20/ и, поэтому, с помощью вторичных компонент интенсивности космических лучей можно определять вариации, происходащие в атмосфере и магнитосфере Земли, а также в межпланетном пространстве.

Исследование физических условий межпланетного пространства с помощью космических лучей, где доминируют динамические процессы, связанные с деятельностью Солнца, является сложной задачей. Движение частиц космических лучей в анизотропной среде межпланетного пространства описывается дифференциальным уравнением в частных производных с учетом трехмерного регулярного магнитного поля /5-8, 17-18, 22-28/. Поскольку трудно учесть всевозможные изменения в межпланетном пространстве при теоретических исследованиях и моделировании процессов, вызывающие те или иные вариации в интенсивности космических лучей, то выбор адекватной модели модуляции космических лучей часто проводится с помощью сравнения полученных теоретических результатов с экспериментальными данными наблюдений /15-16,18/. Поэтому, исходя из вышесказанного,при экспериментальном и теоретическом исследовании вариации интенсивности космических лучей большое внимание следует уделять точностям используемых данных, особенно в таких случаях, когда изменения интересующего нас эффекта в интенсивности космических лучей составляют порядка величины точности экспериментальных денных наблюдений /5,14,28-30,25-27/.

При использовании космических лучей для исследования электромагнитных условий околоземного и межпланетного космического пространства, процессов на Солнце и в геомагнитосфере необходимо освободиться от влияния изменений температуры, давления и других параметров атмосферы Земли. Для нейтронной компоненты основным атмосферным эффектом является вариация интенсивности космических лучей при изменении атмосферного давления, т.е. барометрический эффект нейтронной компоненты космических лучей /1,4,8,10/. Барометрический эффект космических лучей (эффект поглощений нейтронов в атмосфере Земли) изменяется в зависимости от порога жесткости обрезания /31-35/, от 11-летнего цикла солнечной активности /36-42/, от спектра вариации /42-44/ и других факторов. В /41-42,45-46/ было предположено, что барометрический коэффициент нейтронной компоненты космических лучей может меняться и в зависимости от изменения атмосферного давления. В /45,47-50/ было показано, что по экспериментальным данным выявляется зависимость барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения атмосферного давления.

До настоящего времени не была надежно установлена зависимость барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от атмосферного давления и поэтому не производится учет этого изменения при исправлении данных на барометрический эффект. В связи с этим изучение этого вопроса представляет самостоятельный научный интерес. Количественное определение зависимости барометрического коэффициента от изменения атмосферного давления позволяет тщательно учесть барометрический эффект в изменениях интенсивности нейтронной компоненты космических лучей. С другой стороны, на основе исследования ввтора настоящей диссертации /48,51/ по данным станции Тбилиси и мировой сети, среднее относительное изменение барометрического коэффициента составляет 0,05 - 0,2% и целесообразность его учета в интенсивности космических лучей определяется статистической точностью данных наблюдений и величиной отклонения атмосферного давления дьот среднего уровня.

Данные нейтронной компоненты космических лучей,полученных с помощью супер-мониторов на станциях мировой сети, имеют статистические точности ~ 0,07 * 0,15%. Однако, как показано в /14, 52-54/ они не соответствуют реальности. Из-за многих причин физического и технического характера /29,49-52,54/ реальные точности данных супер-мониторов в 1,5-2 раза меньше, чем статистические, и поэтому, очевидно ставится вопрос, какова реальная точность экспериментальных данных интенсивности нейтронной компоненты и на станции Тбилиси. Последнее приобретает большое значение и в связи с тем, что по этим данным определяется зависимость барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения атмосферного давления.

Определение реальных точностей данных наблюдений полученных с помощью нейтронного супер-монитора /18НМ-64/ и скрещенных наземных и подземных мюонных телескопов (МТ-12,Т-16) представляет и самостоятельный научный интерес /51,55-56/. Дело в том, что знание реальных точностей данных наблюдений совершенно необходимо при проведении исследования широкого класса вариации космических лучей,с одной стороны,и является основой при отборе и обработке данных от идентичных канвлов интенсивности космических лучей, с другой.

После создания первой очереди экспериментального комплекса космических лучей в Тбилиси обработка данных ручным методом^ из-за большого количества каналов информации - 40; стала невозможной, (из них - 9 идентичных каналов - от нейтронного супер-монитора (18НМ-64), по 8,4 и 2 идентичных каналов-от скрещенных наземных и подземных телескопов МТ-12 и Т-16). Поэтому автоматизировать сбор, хранение, отбор от идентичных каналов с учетом реальных точностей наблюдений и предварительную обработку данных с целью их дальнейшего использования стала очевидной необходимостью.

Автором настоящей диссертации развита методика, разработана и создана установка, являющаяся промежуточным звеном между регистратором космических лучей и ЭВМ для сбора, хранения и предварительной обработки данных наблюдений. Созданная установка - промежуточное запоминающее устройство, позволяет собирэть, хранить и переводить на оперативную память ЭВМ данные наблюдений, которые обрабатываются с помощью специальных алгоритмов /55-61/.

Диссертация состоит из введения,3х глав и заключения. Во введении рассмотрены актуальность темы и постановка задачи решаемой в диссертационной работе.

Заключение диссертации по теме «Геофизика», Глонти, Нугзар Яковлевич

Выводы по второй главе диссертации ной и жесткой мюонной компонент космических лучей космофизи-ческого экспериментального комплекса в г.Тбилиси (Институт геофизики АН ГССР) в реальном масштабе времени.

Созданную автоматизированную систему можно использовать для сбора, хранения и обработки любых геофизических данных, полученных в виде цифровых рядов.

3. Создана и реализована на ЭВМ в виде программ методика отбора и первичной обработки данных от идентичных многоканальных систем с учетом реальных точностей данных наблюдений различных компонент интенсивности космических лучей, полученных на станции Тбилиси с помощью нейтронного супер-монитора, наземных и подземных скрещенных мюонных телескопов.

ГЛАВА III

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА НЕЙТРОННОЙ КОМПОНЕНТЫ космических ЛУЧЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАЛЬНЫХ ТОЧНОСТЕЙ ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЯ

§3.1. Определение реальных ошибок данных наблюдений полученных с помощью нейтронного супер-монитора (18НМ-64) и скрещенных ыюонных телескопов МТ-12 и Т-16

Интенсивность (в числах частиц) различных компонент космических лучей (нейтронной и мюонной) регистрируется при помощи детекторов ограниченной площади. Точность данных наблюдения определяется распределением Пуассона числа частиц, падающих на данную площадь. В идеальном случае (для детектора с нулевым мертвым временем регистрации) статистическая ошибка денных наблюдений определяется по формуле б*п= ЮО^/уТТ , где п средний счет за единичный интервал времени. В действительности же любая регистрирующая аппаратура имеет конечное мертвое время и ограниченную разрешающую способность, которые претерпевают изменения флуктуационного характера, обусловленные различными причинами. Поэтому, если за единицу времени измерения нэ детектор определенной площади падает п число частиц со статистической ошибкой бп , то на выходе установки появляется информация с реальной ошибкой б! и, как правило €м7бп /4,29,51,90/.

При исследовании вариации космических лучей точное определение приобретает особое значение тогда, когда рассматривается класс вариаций, амплитуда которых порядка реальной ошибки € . Согласно /49/, для получения точности б* , ожидаемой по Пуассону на данной площади 3 , требуется площадь Правда, увеличение площади регистрации позволяет уменьшить ошибку данных до определенного значения, поскольку существует много внешних источников флуктуаций, которые определяют предел точности наблюдения вариаций интенсивности вторичных компонент космических лучей (ошибки за счет естественной флуктуации давления и температуры атмосферы). Практически всегда имеется определенное количество идентичных каналов для регистрации интенсивности космических лучей и требуется по этим каналам отбирать качественные данные наблюдения.

Во второй главе настоящей диссертации /§ 2.4/ было показано, что для оптимизации данных или же отбора их от определенного количества идентичных каналов требуется знание статистической точности наблюдения. к тому же, как об этом было сказано выше, статистические точности 1,5-2 раза больше реальных точностей. Поэтому необходимо из свыих экспериментальных данных установить реальные точности данных наблюдений и пользоваться ими при отборе данных по специальным алгоритмам с. одной стороны, и учитывать их при исследовании различных классов вариаций космических лучей, с другой.

В /21,94/ для определения реальных ошибок данных полученных с помощью нейтронных мониторов, /4-мез6нных скрещенных телескопов и ионизационных камер было использовано частотное распределение разностей последовательных значений двух часовых или часовых данных, опубликованных в сборниках /95/. При этом, допускалось, что изменение в часовом или в двухчасовом интервале, в основном, носит случайный характер. Как показано в /90/, это справедливо лишь для отклонений ¿0,2 - 0,3%, а отклонения больше, чем 0,5 -0,6% уже обусловлены физическими процессами. Несмотря на указанные трудности в /90/ все-таки удалось оценить реальные ошибки данных наблюдений благодаря использованию частотного распределения разностей последовательных значений в области (0-0,3)% по двухчасовым и часовым данным наблюдения для нейтронных мониторов, -мезонных телескопов и ионизационных камер мировой сети.

К определению реальных ошибок данных наблюдений полученных с помощью нейтронного супер-монитора и скрещенных телескопов МТ-12 и Т-16 станции Тбилиси можно подходить по-другому. Дело в том, что на нейтронном супер-мониторе имеются 9 независимых каналов /49/, на скрещенном телескопе МТ-12 в любом направлении имеется не менее двух идентичных каналов информации, а на Т-16 -не менее четырех.

Таким образом, для определения реальных ошибок данных наблюдений нейтронного супер-монитора и скрещенных телескопов МТ-12 и Т-16 можно пользоваться методом частотного распределения разностей часовых данных идентичных каналов, предполагая совершенно естественно, что эти разности являются случайными величинами /53/. Алгоритмами для отбора величин разностей интенсивности космических лучей идентичных каналов к и £ являлись:

3 = Ык - N1^ = о% если-0,049% ^ 3 £ 0,049%

3 ^Ык-Ы^ =0,1% если 0,05% ^ 0,099%

У = ки-гч; = 0,1% если -0,099% 2ГЗ~1 -0,05%

Ык-Ц: = -0,2% если -0,199% -0,1%

Из приведенного алгоритма видно, что значения разностей были отобраны с интервалом 0,1%. С учетом вышеприведенных алгоритмов была составлена программа на ЭВМ "Нзири"-2 с длиной реализации одного месяца /720-744 дискретных точек часового наблюдения/. Следует подчеркнуть, что при нормальной работе аппаратуры почти не было наблюдено, когда отклонение Ык-Ы^ составляло больше, чем 2% за период 0,8 * I года.

Располагая экспериментальными частотными распределениями

- 57

0,0 5Г 0.04 0,03 0,02 0,01

Рс * .

Э? i

•2,4 -1,2 0 1,2 2,4. 3,6

Рис.10-3. Честогноб распределение величины резвостей идентичных каналов интенсивности космических лучей по данным нейтронного супер-монитора 18НМ-64 в Тбилиси за период Г973г, кружочки (о) экспериментальные данные, крестики (+) -результаты теоретической аппроксимации.

0,06 0,05 о,ол о,оз

0,02 0,01

Р1 г

-2,0 -1,0 0 1,0 2,0 3/0 вас.10-6. Частотное распределение величин разностей идентичных каналов интенсивности космических лучей для монитора-телескопа МТ-12 в Тбилиси за период 1973~1974гг. 9 О В О величин часовых отклонений для нейтронного монитора, монитора-телескопа МТ-12 и подземного телескопа Т-16 естественно ставит-" ся вопрос, каким теоретическим распределениям подчинаются приведенные распределения и каковы их дисперсии. Поскольку мы не располагали бесконечным число данных, а имели конечное, но довольно большое число дискретных значений частоты разностей Ык-Ы^ , была проведена аппроксимация наблюдаемых распределений методом наименьших квадратов для случая нормального Гауссовского распределения /96-99/

Ро = Ае*Р(-М) (зл.1)

Частотное распределение величин разностей для трех идентичных каналов нейтронного супер-монитора /18НМ-64/ за период 1973 года и для четырех вертикальных направлений монитора-телескопа за период 1973-1974гг приводится на рис.10а,106 соответственно. На этих рисунках по оси абсцисс отложена величина разностей Ык-Ы^ в процентах , а по оси ординат - логарифм частоты наблюдения р, . Круги соответствуют экспериментальным данным, крестики же - результатам теоретической аппроксимации. Проверка согласованности экспериментальной плотности частотного распределения с теоретической плотностью распределения Гаусса осуществлялась с использованием критерия согласия ^ /99/. Для этой цели в первую очередь были определены значения А и из формулы распределения Гаусса (3.1.1). После этого были вычисле-2 ( Р - I' ) ны % = ь0~ ь1 , где Ро - наблюдаемая, а зь- ожидаемая ть плотность Ь -го отклонения. Для проверки согласованности экспериментального и теоретического распределения требуется опрер деление частотного распределения % . Поскольку любое отклонение Рь-5ь увеличивает , для проверки согласованности

Рис.II. Частотное распределение величин разностей идентичных каналов интенсивности космических лучей для нейтронного супер-монитора 18НМ-64 в Тбилиси за период 1979г» а - число реализации 6000 б - число реализации 3500 I

Рис.12. Частотное распределение величин разностей идентичных каналов интенсивности космических лучей а - для монитора-телескопа Т-12 за период 1979г б - для скрещенного телескопа Т-16 за период 1979г распределений используется односторонний критерий (справа или слева). При уровне значимости с(=0,05 область удовлетворительного согласия экспериментального и теоретического распределения определяется неравенством ^<*=о.о5). .

Значения для ^ выбираются из таблицы процентные точки распределения % /96/, Для нашего случая строгость неравенства при уровне значимости Ы=0,05 выражается как 0,35 ^ 3,84.

Из приведенного неравенства очевидна хорошая согласованность теоретического и экспериментального распределения.

В дальнейшем, указанным выше методом были определены реальные ошибки для другого периода (1979г) по данным нейтронного супер-монитора, монитора-телескопа Т-12, а также для скрещенного подземного телескопа Т-16 /49,51/.

Согласно проведенным исследованиям для различных длин реализации остается почти постоянным в области З.103~ 4.Ю3, з т.е. область длин реализации п> 3.10 является насыщенной областью для определения & /рис.II, рис.12/.

Таким обрезом, реальные ошибки для нейтронного супер-монитора станции Тбилиси составляют~0,21% за час, для вертикального направления монитора МТ-12 и скрещенного подземного телескопа Т-16 —0,15%, а для наклонного под углом 45° к зениту -«0,25%.

§ 3.2. Исследование барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей в зависимости от изменения уровня атмосферного давления по данным станции Тбилиси.

Зависимость интенсивности нейтронной компоненты космических лучей от изменения атмосферного давления, как известно /1,97,98/ выражается следующим образом: где N0 интенсивность нейтронной компоненты космических лучей соответствующая среднему атмосферному давлению Ьо в пункте наблюдения, ^ - барометрический коэффициент измеряемый в. %/мбар и N интенсивность - соответствующая атмосферному давлению Ь . Как видно из (3.2.1) точность определения N0 зависит от точности измерения N и К , а также от р . В настоящее время, интенсивность N и атмосферное давление Ь измеряются с большой точностью к для изучения вариаций космических лучей типа суточных и полусуточных, амплитуда которых составляет ~0,4-0,05%, большое значение приобретает точное определение барометрического коэффициента р> /102/.

Барометрический коэффициент р нейтронной компоненты космических лучей, можно определить теоретически, путем решения уравнения переноса нейтронов в атмосфере Земли /103/. р является обратной величиной эффективной длины Ь пробега нейтронов 38 счет упругого и неупругого взаимодействия с втомами воздуха. В среднем, с учетом упругого и неупругого взаимодействия быстрых вторичных нейтронов с атомами воздуха, Ь составляет ~140г/см2. При определении барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей по экспериментальным данным наблюдения следует учесть, что детектор нейтронов - стандартный нейтронный монитор типа Симпсона /65/ или же нейтронный супер-монитор /66/-регистрирует вторичных нейтронов^ образованных не только в атмосфере Земли, но и в самом детекторе от протонов и мягких уи -мезонов /104/» средние ядерные пробеги которых отличаются друг от друга. К тому же, при расчете барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей следует принимать во внимание и возможное радиоактивное загрязнение счетчиков. Исходя из вышесказанного следует отметить, что барометрический коэффициент для нейтронных мониторов можно представить как сумму обратных величин парциальных пробегов для поглощения быстрых нейтронов, протонов и мягких -мезонов.

Очевидно, барометрический коэффициент нейтронной компоненты космических лучей определенный по экспериментальным данным наблюдений искажен из-за влияния радиоактивного загрязнения счетчиков /45-52/. Таким образом, результирующий барометрический коэффициент нейтронной компоненты космических лучей для уровня атмосферного давления Ьо можно вычислить по формуле /46,49/ где Ып - доля зарегистрированных от падающих на детектор нейтронов космических лучей, образованных в атмосфере Земли, Ыр и Муи - доля зарегистрированных нейтронов, образованных в детекторе от протонов и /л -мезонов, Ыу - вклад местного радиоактивного загрязнения счетчиков и окружающей среды, » Рр , Ру* и Яу " ш барометрические коэффициенты, соответственно. Очевидно, ^ = 0 и, если ввести обозначения

Мп / Ыр , Ид» #

-;-—= Слп) -- Слр у --0\м

Ып + Ыр+Ы^+М^ Ып + Нр + ^+Ы^ ' тогд8 формула (3.2.2) примет вид

Р> = с^пРп 4-с/рРр + (3.2.3) при отклонении атмосферного давления от среднего уровня К0, т.е, для значения Ь (3.2.3) формулу можно переписать

РСьь^ъ^пМ^+^Рр сз.2.4) где с/(Ь) х о(п(Ь) + о(Р(К) + о^М +

Для выявления зависимости барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей р от изменения атмосферного давления Ь следует проводить тщательное исследование, поскольку указанный эффект является небольшим и обнаружить его на фоне различных вариаций вторичного и первичного происхождения является трудной задачей. Трудность заключалась и в том, что для экспериментального выявления указанного эффекта не существовало методики. Правда, параллельно с нашей работой /48/, немного раньше (в 1976г) вышла и работа /47/. Однако, как это показано в /§ 1.3/, методика определения барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей приведенная в /47,49,51/, отличаатся друг от друга.

Для максимального уменьшения влияния первичной вариации космических лучей нз установление зависимости барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения уровня атмосферного давления рассматривалась эпохе, вблизи минимума солнечной активности. Критерием отбора участков являлся (по нашему мнению достаточно жестким) большой размах изменения атмосферного давления (~ Ю мбар) в течение нескольких дней и отсутствие вариаций более чем 1-1,5% в исправлениях нэ барометрический эффект в интенсивности нейтронной компоненты космических лучей за выбранный интервал времени (участков). По данным станции Тбилиси за период 1975г были отобраны всего 6 участков. Предварительно для каждого участка вычислялись барометрические коэффициенты нейтронной компоненты космических лучей методом скольжения, т.е. барометрический коэффициент был рассчитан за период не менее трех суток по часовым данным и такие расчеты проводились непрерывно включая каждый раз новые данные следующего часа, и исключая данные начального часового интервала времени. Барометрические коэффициенты нейтронной компоненты космических лучей вычислялись с помощью формул, полученных методом наименьших квадратов /1,97/ белы где

Г^ы, .рь впЫьУ о /

Здесь Вп^и - логарифм средней за час интенсивности нейтронной компоненты космических лучей, Я - среднее часовое значение атмосферного давления в мбар, П - количество часовых данных, бох\Н и бр - среднеквадратичные отклонения логарифма интенсивности и атмосферного давления, соответственно. Среднеквадратичная ошибка вычислялась по формуле бРь

Указанным выше методом удалось получить непрерывные данные р за выбранный интервал времени. Очевидно, интервал времени "Ь| для непрерывного ряда р , меньше временного интервала участка ис.13. Изменения атмосферного давления р и барометрического коэффициента нейтронной компоненты р по данным станции Тбилиси за период 22-29 ноября 1975г. на С которое является периодом осреднения для вычисления барометрического коэффициента =(-Ь--Ь0 • Из рис.13 в качестве примера приведены изменения атмосферного давления в мбар, а также изменения барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей для одного из 6 выбранных участков. Для каждого участка были осреднены значения барометрического коэффициента по максимальным и минимальным уровням атмосферного давления и результаты приводятся в таблице 3.1 и на рис.14.

В таблице 3.1 приведены временные интервалы участков,отобранных для вычисления барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей, средние максимальные и минимальные значения атмосферного давления и соответствующие барометрические коэффициенты. На рис.14 по оси абсцисс отложена величина атмосферного давления в мбар, а по оси ординат - значение барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей. Из таблицы 3.1 и рис.14 видно, что, действительно, по данным всех отобранных 6 участков станции Тбилиси выявляется зависимость барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения уровня атмосферного давления и она в среднем составляет 0,15%/мбар. Следовало бы заметить, что согласно рисунка 14, для каждого участка рассмотрены лишь две точки, соответствующие максимальному и минимальному значениям атмосферного давления и проведена линейная аппроксимация изменения р . Такой подход по нашему мнению оправдан, поскольку зависимость барометрического коэффициенте нейтронной компоненты космических лучей от изменения уровня атмосферного давления в достаточной степени достоверности можно представить линейной.

Таким образом, при исправлении данных интенсивности нейт

ЗАКЛЮЧЕНИЙ

I. Впервые по экспериментальным данным нейтронных супермониторов Тбилиси и мировой сети станции космических лучей (Москва, Киль, Санае и Черчилль) выявлена зависимость барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения атмосферного давления. Среднее относительное изменение -Ю07. барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей на отдельных станциях отличаются друг от друга и лежат в пределах ^ 0,05-0,2%/мбар. Учет выявленной зависимости барометрического коэффициента нейтронной компоненты космических лучей от изменения атмосферного давления имеет важное значение при освобождении данных наблюдений от вариаций атмосферного происхождения, для правильного определения геомагнитных и внеземных вариаций космических лучей.

2»Исследуя поведения изотропной интенсивности, суточной и полусуточной вариации космических лучей по данным нейтронного супер-монитора станции Тбилиси показано, что учет зависимости барометрического коэффициента от изменения атмосферного давления при исправлении данных на барометрический эффект является необходимым. В частности, при изменении атмосферного давления на ~ 10 мбар, поправка изотропной интенсивности составляет г^0,3%, амплитуда первой гармоники в некоторых случаях меняется на 1,5 раза, а фаза на 2-3 часа. Эти изменения далеко выходят за пределы ошибок данных наблюдений.

3. На основе анализа данных наблюдений нейтронной и /А р мезонной компонент космических лучей в Тбилиси методом X -распределения определены реальные погрешности нейтронного супермонитора, а также вертикальных и наклонных скрещенных мюонных супер-телескопов, которые составляют соответственного,21%,

-0,15% и~0,25% 38 часовой интервал регистрации. Учет найденных реальных погрешностей данных наблюдений позволяет правильно оценивать надежность получаемых научных результатов (это особенно важно при исследовании тонких эффектов изменении плотности и анизотропии космических лучей).

Разработано и создано специальное многоканальное электронное промежуточное запоминающее устройство (ПЗУ) с емкостью 4096 слов для автоматизированного сбора и хранения данных экспериментального комплекса космических лучей в Тбилиси.

5. Разработаны и реализованы алгоритмы отбора данных от идентичных каналов с учетом определенных автором реальных погрешностей наблюдения нейтронного супер-монитора и скрещенных телескопов для дальнейшей обработки данных в реальном масштабе времени. Указанная система значительно ускоряет получение непрерывных данных космических лучей и существенно повышает их надежность.

6. Создано математическое обеспечение для автоматизированной системы обработки данных наблюдений космических лучей на ЭВМ с учетом зависимости барометрического коэффициента нейтронной компоненты от изменения атмсоферного давления и других факторов.

Созданную автором автоматизированную систему на линии ЭВМ можно использовать для сбора, хранения и обработки любых экспериментальных геофизических данных, получаемых в виде дискретных временных цифровых рядов. Решением Секции космических лучей и радиационных поясов Межведомственного геофизического комитета при Президиуме АН СССР она рекомендована для внедрения на сети станций космических лучей СССР.

В заключение выражаю глубокую благодарность научному руководителю, доктору физ.-м8Т.наук М.В.Алания за постановку задачи и помощь в работе.

Сердечно благодарен сотрудникам отделов вариации космических лучей и высоких энергий космических лучей ЙГАН ГССР принимавшим участие в проведении эксперимента и обработке полученных результатов. С особой признательностью хотелось бы отметить участие мл.научного сотрудника отдела вариации космических лучей ИГАН ГССР Т.С.Бакрадзе в совместной разработке и создании промежуточного запоминающего устройства (ПЗУ) и автоматизированной системы на линии ЭВМ.

Приношу благодарность всем работникам мировой сети станции космических лучей, данные которых были использованы в настоящей работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Глонти, Нугзар Яковлевич, 1984 год

1. Дорман Л.И., 1957, "Вариации космических лучей", Гостехиздат, М.

2. Дорман Л.И.,1954, докл.АН СССР, № 3, 433-436.

3. Дорман Л.И., 1954, докл.АН СССР, «г I, 49-52.

4. Дорман Л.И., 1963, "Вариации космических лучей и исследование космоса", изд-во АН СССР, М.

5. Паркер Э.Н.,1965, "Динамические процессы в межпланетной среде", изд-во "Мир", М.

6. Кузьмина А.И., 1954, "Вариации космических лучей высоких энергий", "Наука", М.

7. Кузьмина А.И., 1968, "Вариации космических лучей и солнечная активность", изд-во "Наука", М.

8. Крымский Г.Ф., 1969, "Модуляция космических лучей в межпланетном пространстве", изд-во "Наука", М.

9. Jokipci IA.£eV- MyJ'cs ¿zW1. PtysLcs, 9, л/1.

10. Дорман Л.И., "Метеорологические эффекты космических лучей", 1972, изд-во "Наука", М.

11. Dor/V<Zs? I. /У/^ "Co<?rr?ic /Lcttf* " (¿¿l^cttiOsiS <Zrtd Space J, /7ог6Л A/a/f^cincZ,1. CO/Dfcr/yy.

12. Дорман Л.И., 1975, "Экспериментальные и теоретические основы астрофизики космических лучей", изд-во "Наука", М.

13. Дорман Л.И., 1975, "Вариации галактических космических лучей", изд-во МГУ.

14. Алания М.В., Шаташвили Л.Х., 1974, "Квазипериодические вариации космических лучей", изд-во "Мецниереба", Тбилиси.

15. Алания М.В., Дориан Л.И., 1981, "Пространственное распределение плотности потока галактических космических лучей", изд-во "Мецниереба", Тбилиси.

16. Наскидашвили Б.Д., Шэташвили Л.Х., 1981, "Квазипериодические вариации интенсивности и анизотропии галактических космических лучей", изд-во "Мецниереба", Тбилиси.1?. Топтыгин И.Н., 1983,Космические лучи в межпланетных магнитных полях", "Наука", М.

17. Cft.lt, l/niirersiii/ of 7c/гу о, 7Ъ£уо,/-8 ctc/yssd, /J.

18. Pc/ji/voto /C.t ¿/¿.¿¿/e ^/¿zAdiyc /лосе ¿Zy /7?c//"<z Kociczma

19. Proc. of IC/IC ол С fib, ¿/^¿¿rersi4y of To£c/o,1. Jctpe-n, /-8 cu/jc^i, 6О.

20. Z)Qejinoir /./?.,/36 в, JCA/H/S', ¿у -¿г/.

21. Долгинов А.З., Топтыгин Ю.Н., 1968, Известия АН СССР, сер.физ., 32, 1821.

22. Дорман Л.И., Кац M.S., Федоров Ю.Й., Шахов Б.А., 1978, ЕЙ, 27, 374.

23. Дорман Л.И., Кац M.S., 1972, Изв.АН СССР, сер.физ. 36, II, 2271.

24. Дорман Л.И., Кац M.S., Федоров Ю.И., Шахов Б.А., 1979, Известия АН СССР, сер.физ. 43, 4, 778.

25. Дорман Л.И., Кац M.S., Носов С.Ф., Федоров Ю.И., Шахов Б.А.,1980, "Космофизические аспекты исследования космических лучей", (Международный семинар), Алма-Ата, 38.

26. Алания М.В., 1978, "Модуляция космических лучей", Труды ЙГАН, Тбилиси, 5-14.

27. Алания М.В., 1972, сб. "Некоторые вопросы по солнечно-земным связям и физике атмосферы", Труды Института геофизики АН ГССР, изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 91.

28. Алания М.В., Канделаки М.П., 1972, Известия АН СССР, сер. физ., 36,11,2469.

29. Cûy/DLc/iaeâ //., 3ercozr¿¿c/) StâC/'es 3,f /°гсс. о/* Ir ¿erra í¿o Corf! о/? C¿>s/r>¿c /îa.ys'^ /¿orc^o/?,/, ¿"S332. /77.(2., -Sfaart /77сCrake* /Г. Sx/>er>. /¿e¿. /lep¿. (2¿r /bree Car? ¿r¿¿¿ye /¿es- ¿ate.1. AF&CJ, f/ /4/,

30. Bac/efeí /f Saâata- /¿/cc¿ /V, /f&s /2йог/o C¿/ner¿o, /7?/y ¿3,

31. Дорман Л.И., Рогава О.Г., Шаташвили Л.Х., 1968, Геомагнетизм и аэрономия", 8, tel, 160.

32. Рогава О.Г., Кандидатская диссертация, 1974, Тбилиси.36. /(ат/уАоизе J.L., /963, JT. Creo/) А у s ¿caá £8 /У. /9, <£Од37. forman /КЛ,, /4é?,J. /£eS\, 72,38. 6r¿ff¿¿/<? W/f., //¿¿¿¿or С/., fec/er //л г/ту а/? /966, JT. в ео/зАс/sr. //-, ?/, /8fS

33. J. 6 ео/> 7? ¿/J. Ле^., f.40. fyUcL П, JosUda. S, 77¿¿£c/r>c¿ / ccrc/ Wa<¡¿o. M, /??3, £ о я ferez? ce papers, /3-¿fi 7C/ÍC, ver> Z, S3/.

34. CiâcLria /77. ¿Г. vg. О. .S,Aa-¿as'Áv¿á¿ /,. ///v /S 7o16¿а Рбу?. ¿¿ca.с/. Sei., //t//?y<zrc/v ¿¿/^¿f. г,

35. Алания М.В., Блох Я.Л., Рогава О.Г., Шаташвили Л.Х.,1969, сб.трудов Всесоюзной конференции по физике космических лучей. Ташкент, 7-16 ноября, часть II, вып.З, 93.

36. Ррос. of ¿/>е 7/-¿7? сол/е^елсе 0/? cos/г? ¿с /"¿гу^ ¿¡¿/¿¿¿z/j&s^,

37. Se/oie/nger, ¿¿cid Z'^y^iccz ¿?c<zc7e/7?cae Scl&rtctw.сае, ¿'¿><?. S'i/yo/od'. ёго^-ёгоя,

38. Блох й.Л., Старков Ф.А., 1976, "Космические лучи", NS 16, изд-во "Наука", М., 71.

39. Бакрадзе Т.С., Глонти H.H., 1977, АН ГССР, сб."По некоторым вопросам физики Земли, атмосферы, ионосферы и космических лучей", Тбилиси, 69.

40. Алания М.В., Докторская диссертация, 1980, Тбилиси.

41. Каминер Н.С.,Илгач С.Ф., Хадаханова Т.С., 1964, "Геомагнетизм и аэрономия", 4, № 6, III6.51. ¿Z£cL/?ia /77.¿f., /ва^га^е8 -¿7 /С/¿С, c0/?feres?ce /э^/оег^ /¿>,7/?c7ia, гг ¿¿¿yjrc/si 352. /Сале /?./?, free, /^¿¿¿а/? ¿Zc&c/. Sei-, 4¿гг,

42. Алания М.В., Бакрадзе Т.С., Глонти H.H., 1976, сб."Некоторые результаты исследования вариаций космических лучей",

43. Труды ИГАН, т.38, изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 96.

44. Алвния М.В.,Дорман Л.И.,Шаташвили Л.Х., 1966, "Геомагнетизм и аэрономия", 6,4, 782.

45. Блох Я.Л., Позняк A.C., Симсарьян P.A., 1976, "Космические лучи", №16, 45.

46. Алания М.В., Бакрадзе Т.С., Джапиашвили Т.В., Глонти H.A., Кванталиани О.Ш., 1976, Известия АН СССР, сер.физ. 40,3, 675.

47. Алания М.В., Бакрадзе Т.С., Глонти H.H., Джапиашвили I.B., Кванталиани О.Ш., 1976, сб."Некоторые результаты исследования вариаций космических лучей", Труды ИГАН, т.38, изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 73.

48. Бакрадзе Т.С., Глонти H.H., Джапиашвили Т.В., 1976, сб."По некоторым вопросам физики Земли, атмосферы, ионосферы и космических лучей", Тбилиси, 64.

49. Алания М.В., Бакрадзе Т.С., Глонти H.H., 1984, Труды Института геофизики АН ГССР.

50. Глонти H.H., Кэмкамидзе К.Н., 1980, сб."Применение ЭВМ и математических методов в управлении производством", изд-во "Сабчота Сакэртвело", Тбилиси, 61-66.61. /fusc/fioge /У., Ojila /?., ала!. Jog/>öa!cz /?-&> 1С/£С, &>/)/е/>е/?се /эа/эе^?, wf. /¿>у г8/.

51. Физика космических лучей под редакцией Вильсона, 1954, т.1, изд-во "ИЛ", 328.

52. Дорман Л.И., Либин И.Я., Блох Я.Л., 1979, "Сцинтилляционный метод исследований вариаций космических лучей", изд-во "Наука", Москва.

53. Шафер Ю.Г., 1958, Труды Якутского филиала АН СССР, сер.физ. вып.2, 7-12.65. £Lmpso/i J, Av /963. Preprint, а/es, Ifalcca/?, згз

54. Са/>/7?сс/н2е£ M, " Co б'/7?л с f/>ier/7<ziio/?. /?7алс/<г£ //7J^ ¿o/vcSos?.

55. Блох Я. Л., Звангзне В.Б., Капустин H.H., Янчуковский А.Л., 1970, сб."Космические лучи", № 12, изд-во "Наука", М.,153.

56. JDirecd. of So6(2г physics', /no/vlioscWy .slaico/ig, /3??, ~ Worte Äalcz Се/?¿er forfofar ¿erfestr. pAi/<rlc<?.

57. Космические данные, 1976-1980гг Изд-во "Наука", M.70. "Данные нейтронных супер-мониторов Сибири и Дальнего Востока", 1976, Якутск.

58. Емельянов Н.И., Кравцов Н.Г., Мигунов и др., 1975, "Исследование по космофизике и аэрономии", Якутск, ЯФ СО АН СССР, 149-154.

59. Вальков В.П., Угольников A.A., Емельянов Н.И., 1977, Бюл. НТИ, Якутск, ЯФ СО АН СССР, 29-31.

60. Янчуковский В.Л., Борисов В.И., Красавин В.В., и др. 1973, "Исследование по геомагнетизму и аэрономии и физике Солнца", "Наука", М.

61. Медведев В.Н., Янчуковский А.Л., 1971, сб."Исследование по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца", Иркутск, выпуск № 2.

62. Дорман Л.И., Сергеев A.B., 1968, Известия АН СССР, сер.физ. № II, 12.

63. Алания М.В., Еркомаишвили Г.Г., Осепэшвили Л.Г., 1969, Доклад на Всесоюзной конф. по физике космических лучей, Ленинград (програм.конф.). Доклад включен в сонографию /14/, гл.З, § 4.

64. Алания М.В., Шония O.K., 1973, Сообщения АН ГССР, 72,2,329.

65. Алания М.В., Бочикашвили Д.П., Джапиашвили Т.В.,Еркомаишви-ли Г.Г., Кванталиани О.Ш., Шаташвили Л.Х., 1976 "Солнечно-земные связи и физика космических лучей", Труды ИГАН, т.35, изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 5.

66. Алания М.В., Джапиашвили Т.В., Вркомаишвили Г.Г.,Кобахидзе З.Б., Рогава О.Г., Туския И.И., Шаташвили Л.Х., 1978, сводный отчет "Создание скрещенного телескопа на сцинтилляторах для высокоточных наблюдений космических лучей с энергиями до 200 Гэв".

67. Алания М.В., Бочикашвили Д.П., Джапиашвили Т.В., Вркомаишви-ли Г.Г., Квантэлиани О.Ш., Кобахидзе 8.Б., Туския И.И.,1976, сб."Некоторые результаты исследования вариаций космических лучей", Труды ИГАН, т.38, изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 79.

68. Француз Е.М., 1971,Кандидатская диссертация,НИИЯФ,МГУ,М.

69. Джапиашвили Т.В., 1983, Кандидатская диссертация, Тбилиси.

70. Блох Я.Л., Дорман Л.И., Либин И.Я., 1974, сб."Космические лучи", te 14.

71. Янчуковский А.Л., 1979, "Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца", выпуск 49, изд-во "Наука", М.85. gcsn^so/ojTA., ¿ó/?yer freír?? ал S'.S^ Cös/vtc radtaícon ¿^¿елзИу. Mtf*. /le¿r /

72. Бакрадзе Т.С., Глонти Н.Я., 1978, Модуляция космических лучей, "Мецниереба", Тбилиси, 74-76.

73. Краткое описание, представление чисел и система команд, 1976.(Иркутск, по эксплоатации ЭВМ Наира 3),книга I.

74. Блох Я.Л., Позняк A.C., Симсарьян P.A.,1976, "Космические лучи", Ш 16, изд-во "Наука", М. 51.

75. Алания М.В., Дорман Л.И., Шаташвили Л.Х.,1965, "Геомагнетизм и аэрономия", 5, I, 561.

76. Яноши Л,, 1965, Теория и практика обработки результатов измерений, изд-во "Мир", М.

77. БлохН.Л., Дорман Л.И., Пименев И.А., 1969, сб."Космические лучи", fe II, изд-во "Наука", 149.

78. Вернов С.Н., Кузьмин А.И., Шафер Ю.Г., Волков В.П.,Самсонов И.С., Ипэтьев В.Г., Крымский Г.Ф., 1969, сб."Космические лучи", № II, изд-во "Наука", М.

79. Алания М.В.,1966, Кандидатская диссертация, Тбилиси.

80. Cos тс с /fat/ ¿¿/у7о£уо У г, 3

81. Бендэт Дж. Пирсол А., 1974. "Измерение и анализ случайных процессов", изд-во "Мир", М.

82. Большаков В.Д.,1965, Теория ошибок наблюдений с основами теории вероятностей, изд-во "Недра", М.

83. Щиголев М.Б., 1962, Математическая обработка наблюдений, изд-во физ.-мат.лит., М.

84. Корн Г., Корн Т., 1970 "Справочник по математике","Наука", 109.

85. Глокова Е.С., Дорман Л.И., Каминер Н.С.,1961, сб."Космические лучи", № 3, изд-во "Наука", М, 149.

86. Дорман Л.И. "К теории метеорологических эффектов мягкой и общей компонент космических лучей", 1958, Труды ЯФАН,сер.физ. вып.2, изд-во АН СССР, 68.102. (ZAей lira, ¿¿а 1С/?С/ co*fes>e/?ce facer's. 4, 5И session | nz, р.зго

87. Горшков Г.В.,Зябкин В.А.,Лятковская Н.М.,Цветков 0.С.,1966, "Естественный нейтронный фон атмосферы и зэмной коры",Атом-издат, М.

88. M/^Aes £ 3., /¿e£c//?o^e Я, /77а^а!ел /?/. JI Муз. /?, Д., //у £/S.105. Данные МЦДВ? Москва.И