Известия РАН. Серия физическая, 2019, T. 83, № 5, стр. 641-642

ВВЕДЕНИЕ

Внутренний пояс состоит преимущественно из протонов с энергией несколько десятков МэВ [1, 2]. В нем потоки протонов на несколько порядков выше, чем вне областей захвата частиц. Потоки частиц во внутреннем РП довольно стабильны, но границы его могут меняться во времени [3]. Существуют различные причины, влияющие на потоки частиц в РП, как внешние (солнечная активность), так и внутренние (геомагнитное поле). Изучение потоков представляет научный и практический интерес [4].

ИНСТРУМЕНТЫ

Основной частью спектрометра “АРИНА” является многослойный сцинтилляционный детектор [5]. Прибор измеряет потоки электронов с энергиями 3–30 МэВ и протонов с энергиями 30–100 МэВ. Разрешение спектрометра для электронов составляет 15%, а для протонов ~10%. Угловое разрешение составляет ±7°.

Спектрометр “АРИНА” был установлен на КА “Ресурс-ДК1”, который был запущен летом 2006 года с наклонением ~70° и высотой орбиты 350–600 км. Осенью 2009 г. орбиту КА изменили на круговую с высотой ~600 км. Спутник функционировал до января 2016 г.

ПОТОКИ ПРОТОНОВ ВО ВНУТРЕННЕМ РАДИАЦИОННОМ ПОЯСЕ ЗЕМЛИ

Потоки протонов в области Южно-атлантической аномалии могут испытывать как кратковременные вариации, так и долговременные изменения. В данной работе изучались потоки протонов с энергиями от 30 до 100 МэВ. Были получены зависимости потоков от величины магнитного поля Земли для различных L-оболочек от 1.13 до 2.5 (рис. 1). В минимуме солнечной активности граница РП ниже, чем в период максимума солнечной активности, атмосфера разогревается и “распухает”, когда Солнце активно [6]. Это и приводит к уменьшению потоков высокоэнергичных протонов на L-оболочках 1.13–1.16.

Рис. 1.

Зависимость интенсивности потока протонов с энергией 30–100 МэВ от L-оболочки.

На рис. 2 приведены зависимости интегрального потока протонов с энергией 30–100 МэВ для оболочки L = 1.16. Данные приведены для 2009 и 2014 годов, которые являются периодами минимума и максимума солнечной активности соответственно (в минимуме поток выше, чем в период максимума солнечной активности). Наблюдается уменьшение потока при увеличении напряженности геомагнитного поля, т.е. уменьшение высоты точек отражения захваченных частиц. Как уже говорилось выше, плотность остаточной атмосферы на спутниковых высотах возрастает в период максимума солнечной активности, соответственно уменьшается время жизни протонов при дрейфе вокруг Земли по долготе [3].

Рис. 2.

Зависимость потока протонов с энергией 30–100 МэВ от величины геомагнитной индукции вдоль L-оболочки L = 1.16 для фаз минимума (2009 г.) и максимума (2014 г.) солнечной активности.

На рис. 3 приведена зависимость интенсивности потока протонов от года наблюдения для выбранной L-оболочки в заданном интервале напряженности магнитного поля Земли вдоль этой оболочки, т.е. от фазы солнечного цикла. Для L = = 1.13–1.14 потоки протонов в период фазы максимума солнечного цикла в несколько раз меньше, чем в период минимальной солнечной активности. На этом же графике приведено количество солнечных пятен, характеризуемых числом Вольфа (штриховая линия). Видно, что в период фазы максимума солнечной активности, характеризуемого максимальным числом Вольфа, потоки захваченных частиц уменьшаются в 5–7 раз по сравнению с интенсивностью в период спокойного Солнца, т.е. в фазе минимума солнечной активности.

Рис. 3.

Изменение потока протонов с энергией 30–100 МэВ во время солнечного цикла (непрерывная линия) и число Вольфа (штриховая линия) за этот же период.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ обработанных данных по космическому эксперименту “АРИНА” показал зависимость интенсивности потока протонов от солнечной активности. Показано, что потоки могут возрастать на различных L-оболочках до 5–7 раз (L = 1.16) в период минимума солнечной активности.