Грантовый проект ИРН АР088559161

Руководитель проекта:  Яковец Артур Федорович

Наименование приоритетного направления развития науки, по которому подается заявка: Информационные, телекоммуникационные и космические технологии

Период реализации проекта: 01.10.2020 г. – 31.12.2022 г., продолжительность – 27 месяцев.

Краткое описание идеи проекта. Проект нацелен на комплексное исследование состояния межпланетной и околоземной среды во время опасных повышений высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите и разработку на основе этих исследований прогностической модели поведения флюенса электронов для низкой и умеренной солнечной активности.

На основе большой базы данных за всю историю измерений высокоэнергичных электронов, будут выявлены особенности поведения высокоэнергичных магнитосферных электронов и состояния межпланетной среды, включая поведение плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей во время электронных возрастаний и перед ними. Решение этой задачи будет способствовать повышению безопасности функционирования космических аппаратов за счет учета негативного влияния «электронов-киллеров».

Актуальность проекта связана с необходимостью проведения диагностики околоземного пространства с помощью измерений его ключевых параметров. Эти задачи признаны актуальными и приоритетными ООН, при которой принята Программа по решению прикладных задач в области исследования космического пространства. Исследование поведения высокоэнергичных электронов является актуальной задачей для повышения надежности функционирования и проектировании космических аппаратов при расчете срока активного существования, т.к. для этого необходимо сделать оценки уровня основных негативных факторов космического пространства на ближайшие 10-15 лет, а значит иметь информацию о поведении высокоэнергичных электронов в циклах солнечной активности. Задача исследования высокоэнергичных магнитосферных электронов имеет большую прикладную значимость, т.к. орбиты геостационарных спутников связи локализованы в областях, где во время возмущений околоземного космического пространства и после них наиболее часто наблюдаются высокие потоки релятивистских магнитосферных электронов. Такие электроны принято называть электронами-киллерами.

Цель работы – Исследование поведения высокоэнергичных магнитосферных электронов и состояния околоземного космического пространства во время их экстремальных повышений, определение особенностей поведения интенсивности галактических космических лучей по данным нейтронных мониторов, разработка основ прогностической модели поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов для низкой и умеренной солнечной активности.

Ожидаемые результаты:

2020 г.: Времена запаздывания начала электронных возрастаний относительно геомагнитных возмущений и возрастаний скорости солнечного ветра в 1987-2020 гг.

2021 г.: Особенности поведения плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей по данным мировой сети нейтронных мониторов во время электронных возрастаний и перед ними.

2022 г.: Основы прогностической модели поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов для низкой и умеренной солнечной активности и результаты сравнения экспериментальных измерений высокоэнергичных магнитосферных электронов и рассчитанных по созданной модели.

Достигнутые результаты:

2020 г. Исследованы особенности резких возрастаний потока высокоэнергичных магнитосферных электронов и состояния межпланетной и околоземной среды.

Получено распределение длительности электронных возрастаний в 1987-2020 гг.: 92% из рассматриваемых 597 событий электронных возрастаний на геостационарной орбите имеют длительность от 1 до 8 дней. События с большей длительностью встречаются редко. За все 33 года измерений электронов только по 3 события имели длительность 13 и 14 дней и по одному событию имели длительность 19 и 22 дня.

За всю историю наблюдений потока высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ в 1987-2020 гг. получены характеристики событий резких возрастаний потока электронов и состояния межпланетной и околоземной среды.

Рассчитаны времена запаздывания начала электронных возрастаний относительно геомагнитных возмущений и возрастаний скорости солнечного ветра для каждого события в 1987-2020 гг. Среднее время запаздывания электронного возрастания от начала геомагнитного возмущения составило Δt1mean=38,25 ч, время запаздывания электронного возрастания от окончания геомагнитного возмущения Δt2mean=29 ч, время запаздывания электронного возрастания от начала возрастания скорости солнечного ветра Δt3mean=34,25 ч.

2021 г. Изучены плотность и векторная анизотропия галактических космических лучей во время возрастаний потоков магнитосферных электронов и перед ними.

Выявлены особенности поведения плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей, рассчитанные Методом глобальной съемки (GSM) по данным мировой сети нейтронных мониторов, перед и во время электронных возрастаний:

– в событиях электронных возрастаний, связанных с приходом к Земле высокоскоростных потоков плазмы из корональных дыр, наблюдается плавное поведение векторной анизотропии галактических космических лучей и уменьшение плотности космических лучей около 1%, состояние геомагнитного поля, преимущественно, возмущается до уровня малой магнитной бури;

– в событиях электронных возрастаний, связанных с приходом к Земле высокоскоростных потоков плазмы из корональных дыр и корональных выбросов масс после исчезновения солнечных волокон, наблюдается более сложное поведение векторной анизотропии галактических космических лучей с изгибами векторов;

– в событиях электронных возрастаний, связанных с приходом к Земле высокоскоростных потоков плазмы из корональных дыр и корональных выбросов масс после солнечных вспышек, наблюдается сложное поведение векторной анизотропии галактических космических лучей и Форбуш-эффекты в плотности космических лучей около 6%, при этом значительно увеличивается магнитуда экваториальной составляющей анизотропии;

– в единичных событиях электронных возрастаний, связанных с приходом к Земле корональных выбросов масс после солнечных вспышек, наблюдается сложное поведение векторной анизотропии галактических космических лучей и значительные Форбуш-эффекты в плотности космических лучей, при этом сильно увеличивается магнитуда экваториальной составляющей анизотропии, состояние геомагнитного поля может достигать уровня очень большой магнитной бури, однако поток электронов при этом редко достигает сверхопасного уровня, если в событии отсутствуют высокоскоростные потоки плазмы из корональных дыр.

Файлы:

Список электронных событий за 1987-2021 годы: corr_e2_events_1987-2021.txt