О причинах и механизмах образования долговременных вариаций характеристик ГКЛ в гелиосфере

гелиосфере
Крайнев М.Б., ФИАН
Основные вопросы:
Соотношение на Солнце и в гелиосфере магнитных

полей, связанных с тороидальной и полоидальной ветвями солнечной активности.
Интенсивность и анизотропия ГКЛ. 11- и 22-летние циклы в этих характеристиках. Представления о причинах этих вариаций.
Моделирование долговременных вариаций интенсивности ГКЛ в гелиосфере.
Как проверить, и важна ли разница в этих представлениях?

18.02.2015

ИКИ-2015

Bpol

!
Bφ » Bpol

18.02.2015
ИКИ-2015

- sign(Bφ,N)
18.02.2015
ИКИ-2015

в интенсивности ГКЛ
18.02.2015
ИКИ-2015

в анизотропии ГКЛ
18.02.2015
ИКИ-2015

на Солнце и в гелиосфере, а 22-летнего – цикл в

полярности ГМП.
Причины:
Историческая: первые ~25 лет (1950-1975 гг.) считалось, что в гелиосфере есть только пятенный цикл, а в ГМП преимущественной полярности нет. После 1975 г. – вариация J22 есть, но она мала.
Методические (психологические?):
Нет необходимости искать другие факторы (т. к. сильная корреляция с W, Bhmf,…);
По мощности причины: чем мощнее вариация модулирующего фактора, тем сильнее эффект. Если меняется только направление поля слабой полоидальной ветви, вариация интенсивности ГКЛ должны быть слабее, чем от сильной вариации сильной тороидальной ветви. Но в гелиосфере - не так!;
По периоду вариации причины: 11-л и 22-л вариации характеритик ГКЛ должны вызываться изменением факторов с теми же периодами.

О причинах образования 11- и 22-летней вариаций в характеристиках ГКЛ. 1.

18.02.2015

ИКИ-2015

совместном действии пятенного цикла в гелиосфере и цикла в полярности

ГМП, причём роль последнего в образовании обеих вариаций характеристик ГКЛ может быть велика.
Возможные механизмы образования 11-л вариации как 2-ой гармоники от причины, изменяющейся с 22-л:
Последовательное действие двух механизмов, действующих с 22-л периодом (например, наружная модуляция, затем дрейф): J ~ sin2 (22t) = (1 – cos (11t))/2.
Одновременное изменение двух факторов в одном механизме, действующем с 22-л периодом (например, направление скорости и канал поступления частиц в механизме магнитного дрейфа).
Модуляция 22-л механизма 11-л циклом (например, дрейф зависит от полярности ГМП (22-л), его напряжённости и формы токового слоя (обе 11-л).

О причинах образования 11- и 22-летней вариаций в характеристиках ГКЛ. 2.

18.02.2015

ИКИ-2015

Крымский, Jokipii
(1950s-1970s)
For 2D (r ,)
Граничные условия

«Начальное» условие

18.02.2015
ИКИ-2015

зависят от преимущественной полярности (A), которая может быть включена (A

> 0, A < 0) и выключена (A = 0) при решении граничной задачи.

18.02.2015

ИКИ-2015

При выключении преимущественной полярности ГМП (А = 0) расчётная интенсивность

(чёрные линии) почти везде падает в 3-5 раз, т. е. вклад дрейфа составляет 70-80% от полной интенсивности как при A > 0 (красные), так и при A < 0 (синие линии), а значит и в J11 и J22!

Kalinin, Krainev, JoPCS, 2013

Krainev, Kalinin, JoPCS, 2013

Расчётная J(r,,T; t) для A>0, A<0, A=0

18.02.2015

ИКИ-2015

только наклон ГТС
Дрейфом определяются каналы доступа ГКЛ; наружная модуляция
18.02.2015
ИКИ-2015

ли проверить, какое из представлений правильно: а) из наблюдений и

б) расчётным путём?
а) Возможно (по данным об интенсивности и анизотропии как ядер, так и электронов, и АКЛ), но я не знаю, как это сделать;
б) Рассчитать можно многое, но количественные результаты сильно зависят от модели. Надо исследовать разные модели гелиосферы и взаимодействия ГКЛ с электромагнитными полями.
Важен ли выбор из этих представлений также и для нашей рутинной работы (подходы к анализу данных и интерпретации)?
- На мой взгляд, несомненно. Например, при альтернативном взгляде на причины долговременных вариаций в характеритиках ГКЛ надо искать другие индексы, ответственные за дрейф (кроме тилта); нельзя серьёзно относиться к сферически симметричным моделям модуляции ГКЛ (например, приближению силового поля) и т. д.

18.02.2015

ИКИ-2015