ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСКОРЕНИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ СО СКОРОСТЯМИ МЕНЬШЕ 1000 км/с

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе теории диффузионного ускорения заряженных частиц проведено исследование численными методами спектров солнечных космических лучей, произведенных ударными волнами, образованными корональными выбросами массы, в нижней короне Солнца с известными параметрами солнечной плазмы. Показано, что на ударных волнах со скоростями, меньшими 1000 км/с, протоны могут быть ускорены до энергий ≳ 105 МэВ на расстоянии до ≾ 1.3R⊙ (R⊙ — радиус Солнца). Проанализировано формирование суммарного спектра N(ε) ускоренных протонов и его квазиэкспоненциального «завала» (область кинетических энергий ε ≳ εmax, где максимальная энергия εmax — это энергия, разграничивающая основную часть и «завал» в спектре N), поскольку наиболее высокоэнергичные солнечные космические лучи, регистрируемые во время особенно мощных событий наземными детекторами (нейтронными мониторами и мюонными телескопами), принадлежат именно к «завалу» спектра N ускоренных частиц. Рассмотрено влияние величины напряженности магнитного поля и потока энергии альфвеновских волн в основании солнечной короны, а также показателя наклона спектра альфвеновских волн от частоты, на процесс ускорения протонов.

Об авторах

С. Н. Танеев

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю. Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: taneev@ikfia.ysn.ru
Якутск, 677027, Россия

Список литературы

  1. Г. Ф. Крымский, Докл. АН СССР 234, 1306 (1977) @@G. F. Krymskii, Sov. Phys. Dokl. 22, 327 (1977).
  2. W. I. Axford, E. Leer, and G. Skadron, in Proc. 15th ICRC, 1977, Plovdiv, Bulgaria 11, 132 (1977).
  3. Е. Г. Бережко, В. К. Е¨лшин, Г. Ф. Крымский, С. И. Петухов, Генерация космических лучей ударными волнами, Наука, Новосибирск (1988).
  4. Е. Г. Бережко, Г. Ф. Крымский, УФН 154, 49 (1988) @@E. G. Berezhko and G. F. Krymskii, Sov. Phys. Usp. 31, 27 (1988).
  5. Л. И. Мирошниченко, УФН 188, 345 (2018), doi: 10.3367/UFNr.2017.03.038091 @@L. I. Miroshnichenko, Phys. Usp. 61, 323 (2018), doi: 10.3367/UFNe.2017.03.038091.
  6. M. A. Lee, Astrophys. J. Suppl. Ser. 158, 38 (2005), doi: 10.1086/428753.
  7. М. И. Панасюк, Л. И. Мирошниченко, УФН 192, 413 (2022), doi: 10.3367/UFNr.2021.07.039022 @@M. I. Panasyuk and L. I. Miroshnichenko, Phys. Usp. 65, 379 (2022), doi: 10.3367/UFNe.2021.07.039022.
  8. Е. Г. Бережко, С. Н. Танеев, Космич. исслед. 29, 582 (1991) @@E. G. Berezhko and S. N. Taneev, Cosmic Res. 29, 500 (1992).
  9. Е. Г. Бережко, С. Н. Танеев, Письма в Астрон. ж. 29, 601 (2003) @@E. G. Berezhko and S. N. Taneev, Astron. Lett. 29, 530 (2003).
  10. Е. Г. Бережко, С. Н. Танеев, Письма в Астрон. ж. 39, 443 (2013), doi: 10.7868/S0320010813060016 @@E. G. Berezhko and S. N. Taneev, Astron. Lett. 39, 393 (2013), doi: 10.1134/S1063773713060017.
  11. A. S. Petukhova, I. S. Petukhov, S. I. Petukhov, and L. T. Ksenofontov, Astrophys. J. 836, 36 (2017), doi: 10.3847/1538-4357/836/1/36.
  12. С. Н. Танеев, Л. Т. Ксенофонтов, Е. Г. Бережко, ЖЭТФ 161, 20 (2022), doi: 10.31857/S0044451022010023 @@S. N. Taneev, L. T. Ksenofontov, and E. G. Berezhko, JETP 134, 14 (2022), doi: 10.1134/S1063776121120165.
  13. С. Н. Танеев, ЖЭТФ 163, 503 (2023), doi: 10.31857/S0044451023040077 @@S. N. Taneev, JETP 136, 446 (2023), doi: 10.1134/S106377612304012X.
  14. С. Н. Танеев, Е. Г. Бережко, ЖЭТФ 158, 474 (2020), doi: 10.31857/S0044451020090060 @@S. N. Taneev and E. G. Berezhko, JETP 131, 422 (2020), doi: 10.1134/S1063776120080075.
  15. T. K. Suzuki and S. Inutsuka, J. Geophys. Res. 111, A06101 (2006), doi: 10.1029/2005JA011502.
  16. W. H. Matthaeus, D. J. Mullan, P. Dmitruk et al., Nonlin. Processes Geophys. 10, 93 (2003), doi: 10.5194/npg-10-93-2003.
  17. G. A. Dulk, Y. Leblanc, and J.-L. Bougeret, Geophys. Res. Lett. 26, 2331 (1999), doi: 10.1029/1999GL900454.
  18. М. А. Лившиц, А. В. Белов, Астрон. ж. 81, 732 (2004) @@M. A. Livshits and A. V. Belov, Astron. Rep. 48, 665 (2004).
  19. И. М. Подгорный, А. И. Подгорный, Космич. исслед. 57, 403 (2019), doi: 10.1134/S0023420619060062 @@I. M. Podgorny and A. I. Podgorny, Cosmic Res. 57, 389 (2019), doi: 10.1134/S0010952519060054.
  20. А. Б. Струминский, И. Ю. Григорьева, Ю. И. Логачев, А. М. Садовский, Физика плазмы 46, 139 (2020), doi: 10.31857/S0367292120020134 @@A. B. Struminskii, I. Yu. Grigor’eva, Yu. I. Logachev, and A. M. Sadovskii, Plasma Phys. Rep. 46, 174 (2020), doi: 10.1134/S1063780X20020130.
  21. G. P. Zank, Gang Li, and V. Florinski, J. Geophys. Res. 109, A04107 (2004), doi: 10.1029/2003JA010301.
  22. Г. Ф. Крымский, Геомагн. и аэроном. 4, 977 (1964) @@G. F. Krymskiy, Geomagn. Aeron. 4, 763 (1964).
  23. E. N. Parker, in Proc. 9th ICRC, 1965, London, United Kingdom 1, 26 (1966).
  24. Е. Г. Бережко, В. К. Елшин, Л. Т. Ксенофонтов, ЖЭТФ 109, 3 (1996) @@E. G. Berezhko, V. K. Elshin, and L. T. Ksenofontov, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 109, 3 (1996).
  25. M. A. Lee, J. Geophys. Res. 87, 5063 (1982), doi: 10.1029/JA087iA07p05063.
  26. M. A. Lee, J. Geophys. Res. 88, 6109 (1983), doi: 10.1029/JA088iA08p06109.
  27. B. E. Gordon, M. A. Lee, E. M¨obius, and K. J. Trattner, J. Geophys. Res. 104, 28263 (1999), doi: 10.1029/1999JA900356.
  28. E. G. Berezhko, V. K. Elshin, and L. T. Ksenofontov, Astropart. Phys. 2, 215 (1994).
  29. Е. Г. Бережко, В. К. Елшин, Л. Т. Ксенофонтов, Астрон. ж. 73, 176 (1996) @@E. G. Berezhko, V. K. Elshin, and L. T. Ksenofontov, Astron. Rep. 40, 155 (1996).
  30. E. G. Berezhko, S. N. Taneev, and K. J. Trattner, J. Geophys. Res. 116, A07102 (2011), doi: 10.1029/2010JA016404.
  31. E. C. Sittler, Jr. and M. Guhathakurta, Astrophys. J. 523, 812 (1999), doi: 10.1086/307742.
  32. A. J. Hundhausen, Coronal Expansion and Solar Wind, Vol. 5, Springer, New York (1972).
  33. G. Mann, A. Klassen, H. Aurass, and H.-T. Classen, Astron. Astrophys. 400, 329 (2003), doi: 10.1051/0004-6361:20021593.
  34. D. V. Reames, Space Sci. Rev. 90, 413 (1999), doi: 10.1023/A:1005105831781.
  35. M. J. Aschwanden, Physics of the Solar Corona. An Introduction, Praxis Publ. Ltd., Chichester UK and Springer, New York (2004).
  36. E. G. Berezhko, Astropart. Phys. 5, 367 (1996), doi: 10.1016/0927-6505(96)00037-0.
  37. М. А. Челпанов, С. А. Анфиногентов, Д. В. Костарев и др., Солнечно-земная физика 8(4), 3 (2022), doi: 10.12737/szf-84202201 @@M. A. Chelpanov, S. A. Anfinogentov, D. V. Kostarev et al., SolarTerrestrial Phys. 8(4), 3 (2022), doi: 10.12737/stp84202201.
  38. S. A. Anfinogentov, A. G. Stupishin, I. I. Mysh’yakov, and G. D. Fleishman, Astrophys. J. 880, L29 (2019), doi: 10.3847/2041-8213/ab3042.
  39. W. Dr¨oge, in Proc. 26th ICRC, 1999, Salt Lake City, USA 6, 232 (1999).
  40. С. Н. Танеев, С. А. Стародубцев, В. Г. Григорьев, Е. Г. Бережко, ЖЭТФ 156, 449 (2019), doi: 10.1134/S0044451019090074 @@S. N. Taneev, S. A. Starodubtsev, V. G. Grigor’ev, and E. G. Berezhko, JETP 129, 375 (2019), doi: 10.1134/S1063776119080089.
  41. J. L. Lovell, M. L. Duldig, and J. E. Humble, J. Geophys. Res. 103, 23733 (1998), doi: 10.1029/98JA02100.
  42. D. C. Ellison and R. Ramaty, Astrophys. J. 298, 400 (1985).
  43. L. I. Miroshnichenko and R. A. Nymmik, Radiat. Meas. 61, 6 (2014), doi: 10.1016/j.radmeas.2013.11.010.
  44. F. Yu, X. Kong, F. Guo et al., Astrophys. J. Lett. 925, L13 (2022), doi: 10.3847/2041-8213/ac4cb3.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025