In this work, variations of relativistic electron fluxes and wave activity in the Earth magnetosphere are studied in order to determine the contribution of different acceleration mechanisms: ULF mechanism, VLF mechanism and mechanism proposed by Tverskoy.The registration of electron fluxes was carried out according to the data of the geostationary satellites GOES and the Japanese satellite...
ULF waves have been suggested as a possible intermediary transferring energy from high-speed streams of the solar wind to magnetospheric electrons. Evidently, ULF waves are not the only means of accelerating relativistic electrons, but nonetheless they are an essential element of the electron energization process, though their role has not been finally established yet. Among observational...
Определение роли высыпаний потоков электронов из магнитосферы в атмосферу – один из ключевых моментов для решения глобальной проблемы динамики внешнего радиационного пояса. Высыпания электронов обычно наблюдаются во время геомагнитных возмущений как результат ускорения и рассеяния захваченных частиц c последующим попаданием их в конус потерь (см., например, [1]). Процессы ускорения и рассеяния...
В этом докладе мы попытаемся дать довольно общее описание популярных объектов наблюдений в астрофизике - транзиентов. И начнем с определения что же такое быстро переменные процессы или транзиенты?
Быстро переменные процессы - это астрофизические явления, в которых яркость в каком-то диапазоне длин волн меняется за относительно короткое время. Они могут появляться во множестве различных...
Изучаются вариации относительного содержания ионов 4He/O, C/O и Fe/O в диапазоне надтепловых энергий (~0.04 ÷ 2 МэВ/нуклон) на 1 а.е. в спокойные периоды Солнца на спадах солнечной активности в 2006-2012 и 2015-2017 гг.
Одной и главных причин вариаций скоростей солнечного ветра является солнечная активность, в более крупном масштабе – весь цикл СА. Проведено сравнение содержания ионов...
В работе рассмотрены несколько событий, в которых по данным наземной обсерватории Ловозеро и низкоорбитальных (850 км) спутников NOAA/POES исследованы пульсации в диапазоне Рс1 и связанные с ними потоки высыпающихся и захваченных энергичных заряженных частиц. События наблюдались в суббуревые и послесуббуревые периоды, во время которых чаще всего регистрируются высыпания релятивистских (>800...
ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОТОКОВ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА НА МАГНИТОСФЕРУ ЗЕМЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СЕКТОРА МЕЖПЛАНЕТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
С.А. Оганов1, В.В. Калегаев1,2, Н.А. Власова2
1. Физ. фак. МГУ, 2. НИИЯФ МГУ
Магнитосфера Земли находится под постоянным воздействием межпланетной среды, ответной реакцией на которое являются геомагнитные возмущения. Реакция не однозначна, так как состояние...
Во второй половине февраля 2023 года в мягком рентгеновском (SXR) излучении было зарегистрировано четыре длительных вспышки >M3 GOES балла. На их примере обсуждаются 4 критерия «протонности», предложенные нами на конференции ПЛАЗМА2023 в ИКИ РАН.
Вспышка Х2.2 (N25E64) 17 февраля могла стать источником мощного протонного события, если бы произошла на благоприятных долготах, так как 1)...
В работе рассмотрены случаи появления геоиндуцированных токов (ГИТ) в нейтрали трансформатора на станциях Карело-Кольской линии электропередач и на финском газопроводе около станции Mäntsälä во время нескольких магнитных бурь в сентябре 2017. Надо отметить что сентябрь 2017 г. был очень активным геомагнитным периодом. В работе рассмотрены четыре интервала, связанных с различными типами...
Представлены ионосферные и магнитосферные эффекты на высоких широтах, связанные с взаимодействием сверхэнергичных потоков плазмы магнитослоя, так называемых джетов, с дневной магнитопаузой. Джеты наблюдались миссией THEMIS в послеполуденном секторе в спокойный день 12 июля 2009 г. Обнаружено, что взаимодействие джетов с магнитопаузой сопровождалось сильным локализованным сжатием и...
На космическом аппарате ЭкзоМарс, запущенном в 2016 году, был установлен прибор ФРЕНД (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector -FREND), предназначенный для регистрации эпитепловых нейтронов альбедного излучения Марса. В состав этого прибора был включен дозиметр Люлин-МО для регистрации дозы заряженных частиц космического излучения. Чувствительными элементами прибора Люлин-МО являются...
Продолжено изучение физического механизма солнечных вспышек путем магнитогидродинамического (МГД) моделирования вспышечной ситуации в солнечной короне над реальной активной областью. В дальнейшем, когда удастся повысить скорость вычислений, предполагается использовать МГД моделирование для улучшения прогноза солнечных вспышек на основании понимания их физического механизма.
Первичное...
При пилотируемых дальних и длительных космических полётах человек и живые организмы на борту будут находиться в условиях действия факторов космического полета, среди которых важное значение имеют ионизирующая радиация и сниженное на несколько порядков величина магнитного поля по сравнению с привычным земным. Большое значение имеет изучение совместного действия этих факторов.
Исследования...
Наблюдаемая наземными детекторами интенсивность космических лучей (КЛ) определяется состоянием гелиосферы, магнитосферы и атмосферы. Происходящие в этих средах физические процессы отражаются в КЛ, приводя к сложному сочетанию вариаций регистрируемой интенсивности КЛ, которые зависят от их природы. При этом из данных измерений индивидуальных детекторов КЛ сложно выделить конкретные источники...
Магнитосфера Земли представляет собой сложную динамическую систему, состояние и поведение которой зависит не только от её текущего состояния и от внешнего воздействия на неё, но и от предыстории. Для прогнозирования её состояния могут использоваться методы машинного обучения. При этом для учёта предыстории следует использовать либо рекуррентные алгоритмы, либо погружение (топологическое...
П. А. Кашулин, Н.В.Калачёва
Полярно-Альпийский ботанический сад-институт, РАН, Апатиты, Россия
Анализ биологической активности космофизических факторов на поверхности Земли осложнён вкладом «обычных» биосферных и климатических условий данного региона. Для селективного устранения таких влияний сотрудники лаборатории С.Э. Шноля (ИТЭБ РАН) широко использовали изотопы, проводя долгосрочные...
Материалы наружных поверхностей космических аппаратов (КА) подвергаются разрушительному воздействию набегающего потока атомарного кислорода (АК) на низких околоземных орбитах. Стойкость материалов исследуют как в натурных условиях на борту КА, так и на лабораторных имитационных стендах.
В НИИЯФ МГУ такие лабораторные исследования ведутся уже более 50 лет. На основе ускорителя кислородной...
По инициативе ректора МГУ академика Виктора Антоновича Садовничего в Московском университете стала реализовываться собственная космическая программа, подразумевающая запуск научно-образовательных университетских спутников. Михаил Игоревич Панасюк активно включился в осуществление этой программы, как директор НИИЯФ МГУ, базового института по исследованиям в области физики космоса. Можно без...
Исследования процессов формирования внешнего радиационного пояса (ВРП) на спутниках RBSP/Van Allen Probes прояснили ряд важных закономерностей. Так, например, удалось показать, что необходимым условием возрастаний потоков релятивистских электронов после бури является развитие достаточно интенсивных суббурь во время фазы восстановления бури (https://doi.org/10.1186/s40623-018-0898-1). После...
Действующие на начальной фазе освоения космоса нормативные документы регламентировали допустимые дозы для кратковременных орбитальных полетов и для полетов по трассе Земля – Луна – Земля с общей продолжительностью до 30 сут. Они были основаны на анализе большого объема радиобиологических данных по протяженному и острому облучению мелких лабораторных животных и крупных млекопитающих в различных...
Сообщается об изучении МГД-волн в плазме солнечного ветра во время двух геоэффективных событий космической погоды в феврале-марте 2023 г. В это время наблюдались две сильные геомагнитных бури. Первая из них началась 26 февраля и минимальное значение Dst индекса достигло значения -132 нТл, а в событии 23 марта соответствующий Dst-индекс составил величину -163 нТл. Первая геомагнитная буря была...
Воздействие радиационного облучения диэлектриков изучается в течение многих лет, однако ряд аспектов этого сложного явления всё еще не до конца понятен. Важность понимания процессов зарядки диэлектриков для освоения космического пространства связана с разработкой и созданием космических аппаратов (КА) и бортовых научных приборов, устойчивых к агрессивным факторам космической среды. Основной...
Осенью 2021 года в обсерватории «Верхнетуломская» ПГИ был установлен многоканальный изображающий фотометр. Фотометр представляет собой компактный телескоп с линзовой оптической системой диаметром 5 см и матрицей многоанодных фотоэлектронных умножителей (МАФЭУ), работающих в режиме счета фотонов, в качестве фотоприемника, что обеспечивает высокую чувствительность детектора. Перед матрицей МАФЭУ...
Обособление российской исследовательской программы в рамках ISO практически совершилось. Это обстоятельство приводит к необходимости поиска более доступных и не менее эффективных методов мониторинга поля ионизирующих частиц на космических аппаратах, востребованных, прежде всего, при производстве стойкой «импортозамещающей» космической микроэлектроники (МЭ).
Обоснование работы: В...
Одной из важных задач в области физики Солнца и солнечно-земных связей является моделирование параметров потоков солнечного ветра на околоземной орбите по данным наблюдений Солнца. Корональные выбросы масс (КВМ) – один из главных факторов, влияющих на космическую погоду. С КВМ можно связать такое явление, как корональный димминг. Димминг наблюдается как кратковременное локальное понижение...
Воздействие галактических космических лучей (ГКЛ) на экипаж планируемых межпланетных экспедиций является одним из основных лимитирующих факторов, поскольку, в отличие от гамма-облучения, ставит под угрозу саму деятельность экипажа. Механизм воздействия тяжелых ионов на организм – и прежде всего, на центральную нервную систему (ЦНС) – кардинально отличается от достаточно изученного воздействия...
Исследования космических гамма-всплесков получили "вторую жизнь" после начала регистрации слияния компактных двойных систем гравитационно-волновыми детекторами. Мы приводим результаты многоволновых наблюдений гамма-всплесков, ассоциированных со слиянием компактных систем. Обсуждается возможный облик орбитальной гамма-обсерватории для наблюдений и исследования астрофизических явлений в...
Представлены результаты исследования трех последовательных солнечных протонных событий 28.III, 30.III и 02.IV 2022 г., ассоциированных с солнечными вспышками рентгеновского класса M4.0, X1.3 и M3.9, соответственно. Работа сделана на основе экспериментальных данных, полученных с космических аппаратов, расположенных в межпланетном пространстве (ACE, WIND, STEREO-A, Solar Orbiter), на околоземной...
Эксперименты на биологических спутниках проводились (с перерывами) с 1973 г. по 2014 г. и планируются в настоящее время. Задачей экспериментов было определить влияние факторов космического полета, в том числе ионизирующего космического излучения, на животных. Для решения этой задачи необходимо обеспечить соответствующее дозиметрическое сопровождение для всех биообъектов, определяя биологически...
Исследуются результаты одновременных наблюдений пульсаций Pc1 (0,2÷5,0 Гц) на станции Ловозеро (L=5,41), электромагнитных ионно-циклотронных волн в магнитосфере по данным спутников Van Allen Probes и высыпаний энергичных протонов на низкоорбитальных спутниках NOAA/POES и MetOP. Рассмотрено событие 20 июня 2013 г., которое включало наблюдения пульсаций типа колебаний убывающего периода (КУП,...
В новых (2021 г.) нормативах, регламентирующих дозовые нагрузки на космонавтов при орбитальных космических полетах, указана предельная величина эффективной дозы ионизирующего излучения за весь период профессиональной деятельности космонавта в размере 1000 мЗв. Кроме того, даны более жесткие ограничения (в терминах эквивалентной дозы) для дозовых нагрузок на критические органы членов экипажа...
Информация о высыпаниях энергичных электронов (ВЭЭ) из радиационного пояса в атмосферу важна для оценки изменчивости озона и динамики средней атмосферы при магнитосферных и геомагнитных возмущениях.
Точные значения потоков энергичных электронов в зависимости от их энергетического диапазона являются одной из важнейших проблем расчета скоростей атмосферной ионизации, которые, в свою очередь,...
Приводятся результаты исследований причин возникновения ионосферных возмущений и анализируется динамика их развития. Исследуется зависимость параметров ионосферы от геоэффективных явлений, возникающих на Солнце, таких как мощные солнечные вспышки, корональные выбросы масс (СМЕ) и высокоскоростные потоки солнечного ветра (HSS). В данном исследовании отклик ионосферы на мощные явления солнечной...
Эксперимент ТУС стал первым детектором, измерившим флуоресцентное и черенковское излучение широких атмосферных ливней (ШАЛ) в атмосфере Земли с космической орбиты. Основной целью этого эксперимента был поиск и изучение космических лучей сверхвысоких энергий с энергиями E > 70 Ээв. На первых витках спутника не сработала система регулирования напряжения фотоэлектронных умножителей(ФЭУ) и спутник...
Выполнены оценки доз внутри космического аппарата при полете к Луне с помощью двигателей малой тяги. Учитываются особенности траектории, существенно отличающейся от гомановской. В частности, такая траектория связана с длительным пребыванием внутри радиационных поясов, что может вызвать нарушения в работе бортовой аппаратуры. Представленные результаты могут быть использованы при подготовке...
По данным многоканальных детекторов жесткого электромагнитного излучения СОНГ и СПР-Н на борту космической обсерватории КОРОНАС-Ф получены временные, спектральные и энергетические параметры тепловой и нетепловой составляющих в рентгеновском и гамма спектре ряда мощных вспышек 23-го цикла солнечной активности.
За время функционирования обсерватории КОРОНАС-Ф (август 2001 г. – конец 2005 г.)...
Анализ электромагнитного излучения является основным методом исследования окружающей нас Вселенной. Основные причины генерации электромагнитных волн заряженными частицами можно условно разделить на связанно-связанные переходы (атомарные и молекулярные), связанно-свободные (рекомбинация ионов) и свободно-свободные переходы (тормозное радио-излучение электронов, пролетающих вблизи ионов), см.,...
Представлены результаты исследования потоков солнечных протонов с энергией больше 5 МэВ в околоземном космическом пространстве 13-24.03.2023. Особенностями исследуемого периода являются отсутствие солнечной вспышки, с которой можно ассоциировать начало события, нехарактерный временной профиль потоков протонов, а также большая длительность существования потоков солнечных протонов в околоземном...
Длительный период исследований внешнего радиационного пояса в магнитосфере Земли и формирования кольцевого тока позволили собрать большое количество экспериментальных наблюдений. Были созданы усредненные модели кольцевого тока и внешнего радиационного пояса, но не удалось получить самосогласованную картину, описывающую формирование кольцевого тока и динамику внешнего радиационного пояса...
В настоящей работе исследуется возможность прогнозирования уровня геомагнитного возмущения с помощью методов машинного обучения (МО). В качестве прогнозируемой переменной, характеризующей геомагнитное возмущение, используется планетарный индекс Kp. Диапазон изменений индекса Kp разбит на следующие уровни (категории): «невозмущенная и слабовозмущённая магнитосфера» (Kp от 0 до 2-), «слабые...
Российская космическая гамма-обсерватория ГАММА-400, включающая одноимённый гамма-телескоп, будет работать на высокоэллиптической орбите в течение 7 лет, чтобы получить новые данные о гамма-излучении и космических потоках электронов и позитронов в основном из галактической плоскости, Галактического центра и Солнца. Основным режимом измерений будет непрерывное наблюдение источника в течение...
Впервые эффект в озоносфере после протонной вспышки на Солнце был зафиксирован при обработке данных от 4 августа 1972 года американского спутника Nimbus /1/. При этом бы-ло обнаружено разрушение озона в полярной стратосфере Земли. Развитая в дальнейшем теория показала, что ионизация, возникающая при торможении энергичных частиц (солнеч-ных протонов) приводит к генерации окислов азота и...
Приводятся результаты исследований по развитию ранее предложенного и разработанного метода краткосрочного прогноза СМЕ, основанного на использовании динамических характеристик солнечного радиоизлучения в широком спектральном интервале на временном периоде 2-3 суток до регистрации события. Полная реализация метода предполагает использование трехзвенной схемы, использующей возрастание...
Представлены результаты исследования динамики потоков релятивистских электронов на геостационарной орбите в зависимости от вариаций магнитного поля в условиях воздействия на магнитосферу Земли межпланетных структур с высокой скоростью солнечного ветра 16.10.2016-16.02.2017. Временной интервал с 16.10.2016 по 16.02.2017 приходится на позднюю фазу спада 24 цикла солнечной активности (2019 год –...
TGFs (Terrestrial Gamma-ray Flashes) впервые были зарегистрированы в эксперименте BATSE (Burst And Transient Source Experiment) на борту ИСЗ CGRO (Compton Gamma-Ray Observatory), который функционировал в период c 5 апреля 1991 г. по 4 июня 2000 г. Полная база данных по TGFs эксперимента BATSE составляет 78 событий, но длительность удалось определить только для 65 всплесков. Следующим...
К настоящему времени число зарегистрированных гамма-всплесков (GRB) достигло несколько тысяч. Космологические модели этих событий подтверждаются измерением красного смещения их источников, например, красные смещения GRB050904 и GRB090429B составляют 6.3 и ~9.2, соответственно. Излучение с энергией Eγ > 20 МэВ впервые было зарегистрировано во время GRB в эксперименте ERGET на борту CGRO в...
sСтабильные авроральные красные (SAR) дуги возникают вследствие перекрытия кольцевого тока с внешней плазмосферой (плазмопаузой), где потоки энергичных ионов нагревают плазмосферные электроны. Возникающий нисходящий поток сверхтепловых электронов вдоль линий магнитного поля увеличивает окружающую электронную температуру на высотах области F2 ионосферы в виде субаврорального пика электронной...
В рамках Национа́льного гелиогеофизи́ческого ко́мплекса РАН, создаваемого на базе ИСЗФ СО РАН, завершается строительство многоволнового Сибирского Радио Гелиографа (СРГ). В феврале – марте 2023 г. на СРГ проводились ежедневные, в течение светового дня, тестовые наблюдения Солнца на двух антенных решетках с диапазонами приема 2.8 – 5.8 ГГц и 5.8 – 11.8 ГГц. Наблюдения проводились на 16...
В данной работе мы рассмотрели два возмущенных периода в начале 2023 г., когда наблюдались сильные магнитные бури. Эти события в конце марта и апреле 2023 г. были связаны с корональными выбросами массы (КВМ). Каждое событие было связано с длительным периодом отрицательной Bz-компоненты межпланетного магнитного поля (ММП) во время Sheath или магнитного облака (MC), в результате чего развивались...
Интенсивные потоки электронов радиационного пояса Земли (РПЗ) с энергиями в десятки и сотни кэВ могут проникать в экваториальную ионосферу, вне области Южно-Атлантической аномалии (ЮАА). Эта низкоширотная область известна как запретная зона квазизахваченных энергичных частиц. За 10 лет изучения возрастаний потока квазизахваченных энергичных электронов в запрещенной зоне, называемых “forbidden...
СТАТИСТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕ СОЛНЦА ВО ВРЕМЯ СОЛНЕЧНОЙ ВСПЫШКИ И СОЛНЕЧНЫМ ПРОТОННЫМ СОБЫТИЕМ
А.М. Коновалихин 1, Н.А. Власова 2, В.В. Калегаев 1,2
1. Физ. фак. МГУ, 2. НИИЯФ МГУ
Солнце — источник радиационной опасности. В результате взрывных процессов на Солнце, составляющими которых являются солнечные вспышки и корональные выбросы массы, в околоземном пространстве...
В данной работе исследуется недавно обнаруженное гектометровое континуум излучение в околоземной плазме. Как было показано ранее, источники излучения гектометрового континуума наблюдаются как в области плазмосферы, то есть на расстояниях 4-6 Re, так и вблизи Земли (так называемая “ближняя зона”), на расстояниях 1.1-2 Re, где Re - радиус Земли. В настоящем исследовании проведен подробный...
Солнечный ветер - ключевое связующее звено в системе Солнце-Земля, однако ни физика его формирования, ни физика эволюции еще до конца не ясны. Это факт являлся основной причиной запуска в 2018 году специальной спутниковой миссии Parker Solar Probe (PSP), по большей части сконцентрированной на вопросе исследования солнечного ветра. За первые пять лет работы эта миссия обеспечила специалистам...
Экстремально большие солнечные протонные события (далее ЭСС), случившиеся в исторически отдалённом прошлом, представляют несомненный интерес для понимания предельных возможностей Солнца как ускорителя солнечных космических лучей (СКЛ), а также для перспективного планирования космических экспедиций к Луне, Марсу и другим планетам Солнечной системы.
Сведения о «древних» СПС хранятся в...
