Разработка модели прогнозирования поведения флюенса высокоэнергичных электронов на геостационарной орбите

Грантовый проект ИРН AP19678078

Руководитель проекта: Крякунова О.Н.

Период реализации проекта: 2023-2025 гг.

Проект направлен на разработку модели поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ, измеряемых на геостационарной орбите, для разного уровня солнечной активности.

Модель будет разработана на основе использования выявленных ранее и полученных новых закономерностей связи флюенса высокоэнергичных электронов с различными параметрами околоземной и межпланетной среды при разном уровне солнечной активности. При разработке модели будут использованы измерения высокоэнергичных электронов на геостационарной орбите на спутниках серии GOES с 1987 г. по настоящее время, а также измерения геомагнитной активности и состояния межпланетной среды по данным космического аппарата ACE. Будут получены общие закономерности поведения плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей, рассчитанные по методу глобальной съемки, а также других параметров околоземной и межпланетной среды во время опасных возрастаний потока электронов в зависимости от солнечных источников. Прогнозирование поведения флюенса магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ важно для прогнозирования условий функционирования спутников и определения степени опасности влияния космической среды на работу космической техники.

Цель проекта:

Разработка модели поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите для разного уровня солнечной активности и определение основных закономерностей поведения различных параметров околоземной и межпланетной среды во время электронных возрастаний в зависимости от солнечных источников возмущений.

Задачи проекта

Способ достижения цели проекта: комплексные исследования поведения высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ, интенсивности галактических космических лучей и параметров межпланетной среды на основе решения логически взаимосвязанных, последовательных задач:

Задача 1 (2023 г.) – Исследовать усредненное поведение высокоэнергичных магнитосферных электронов и параметров межпланетной и околоземной среды в периоды электронных возрастаний от различных типов солнечных источников.

Задача 2 (2024 г.) – Изучить суточную вариацию потока магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите.

Задача 3 (2025 г.) – Разработать модель поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите для разного уровня солнечной активности.

Ожидаемые результаты:

2023 г.: Усредненное поведение высокоэнергичных магнитосферных электронов и параметров межпланетной и околоземной среды в периоды электронных возрастаний от различных типов солнечных источников.

2024 г.: Особенности суточной вариации потока магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите.

2025 г.: Модель поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите для разного уровня солнечной активности.

Краткое обоснование роли каждой из задач в достижении цели проекта и взаимосвязи с другими задачами и ожидаемыми результатами проекта

Для реализации цели проекта на первом этапе выполнения работ все события электронных возрастаний будут разбиты на группы по солнечным источникам, которые явились причиной возмущений околоземной и межпланетной среды сопровождающихся электронными возрастаниями. В этих группах событий будет получено усредненное поведение потока высокоэнергичных электронов, параметров околоземной и межпланетной среды в зависимости от солнечных источников возмущений, сопровождающихся электронными возрастаниями. Усредненное поведение плотности и анизотропии галактических космических лучей даст дополнительный источник информации о состоянии околоземной и межпланетной среды во время возрастаний электронов. Этот результат даст представление о поведении потока электронов в зависимости от солнечного источника в среднем. Вторая задача также важна для прогнозирования поведения магнитосферных электронов, так как суточная волна вносит существенный вклад в поведение потока электронов. В 2025 г. на основе полученных количественных результатов связи потока и флюенса высокоэнергичных электронов с параметрами околоземной и межпланетной среды будет разработана модель поведения флюенса высокоэнергичных магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите для разного уровня солнечной активности. Задачи проекта будут решаться на основе полученной базы данных измерений высокоэнергичных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите по данным спутников GOES, параметров геомагнитного поля, параметров межпланетной среды по данным космического аппарата ACE и измерениям космических лучей мировой сети нейтронных мониторов за период 1987-2022 гг.

Полученные результаты на 2024 год: Согласно ожидаемому результату календарного плана договора, получены особенности суточной вариации потока магнитосферных электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите от различных солнечных источников. Получено, что суточная волна наблюдается практически во все периоды наблюдений. Суточная волна не наблюдается явно, если поток высокоэнергичных магнитосферных электронов находится практически на уровне фоновых значений (около 10 электронов∙см-2∙стер-1∙с-1). Нарушение поведения суточной волны наблюдается также после прихода межпланетных возмущений, связанных с солнечными источниками различного происхождения (корональными дырами, корональными выбросами масс и смешанными источниками). В это время наблюдаются резкие повышения уровня электронов на несколько порядков. Получены особенности поведения амплитуды и фазы суточной вариации логарифма потока высокоэнергичных электронов на геостационарной орбите. Рассчитана фаза суточного изменения потока электронов за всю историю наблюдений. Фаза логарифма потока электронов устойчива, т.е. поток электронов проходит максимумы и минимумы приблизительно в одно и то же время суток. Большие изменения фазы связаны с тем, что в разные годы спутники GOES имели разное местоположение.

Исполнители проекта