Novosibirsk, Russian Federation
Novosibirsk, Russian Federation
Variations in the intensity of cosmic rays observed in the depth of the atmosphere include the atmospheric component of the variations. Cosmic-ray muon telescopes, along with the barometric effect, have a significant temperature effect due to the instability of detected particles. To take into account atmospheric effects in muon telescope data, meteorological coeffi-cients of muon intensity are found. The meteorological coefficients of the intensity of muons recorded in the depth of the atmosphere are estimated from experi-mental data, using various methods of factor analysis. The results obtained from experimental data are com-pared with the results of theoretical calculations.
cosmic rays, muons, temperature, atmosphere
ВВЕДЕНИЕ
Вариации интенсивности космических лучей (КЛ), наблюдаемые в атмосфере с помощью мюонных телескопов, представляют собой суперпозицию эффектов различной природы [Дорман, 1975]. Межпланетная составляющая вариаций интенсивности КЛ обусловлена процессами на Солнце и в межпла-нетной среде [Дворников и др., 2005], магнитосферная составляющая вызвана возмущениями в магнитосфере [Кичигин и др., 2017], а атмосферные вариации связаны с изменением параметров атмосферы (давления, температуры, влажности, перераспреде-ления масс) [Дорман, 1972]. Атмосферные вариации интенсивности КЛ складываются из барометрического, температурного эффектов и эффекта влажности. Вклад каждого из перечисленных эффектов в атмосферную составляющую вариаций КЛ для разных вторичных компонент неодинаков. Для нуклонной компоненты определяющим является барометрический эффект. Для мезонной компоненты, состоящей из нестабильных частиц, характерен в основном резко выраженный температурный эффект при наличии небольшого барометрического эффекта. Для общей ионизующей компоненты вторичных КЛ наблюдается вклад всех перечисленных эффектов в атмосферные вариации. При использовании результатов наблюдений, проводимых с помощью мюонных телескопов [Янчуковский и др., 2016], следует корректно учитывать в данных вклад атмосферных эффектов. Для этого необходимо оценить воздействие атмосферных параметров на интенсивность мюонов в атмосфере. Интегральный метод, предложенный в [Дорман, 1957], дает возможность учета температурного эффекта интенсивности мюонов от всей атмосферы. Метод предполагает наличие регулярных данных температурного разреза атмосферы и знание рас-пределения плотности температурных коэффициен-тов для мюонов в атмосфере. Его расчет был выпол-нен для Новосибирского мюонного телескопа-годоскопа и Якутского подземного комплекса мюонных телескопов [Кузьменко, Янчуковский, 2017]. Однако на практике результаты теоретических расчетов для коррекции данных наблюдений следует использовать с осторожностью, поскольку все расчеты выполняются обычно с теми или иными приближениями [Дорман, Янке, 1971; Berkova et al., 2008; Дмитриева и др., 2009; Кузьменко, Янчуковский, 2017]. Экспериментальная оценка распределения плотности температурных коэффициентов также затруднена, поскольку вариации температуры различных слоев атмосферы коррелированны. Поэтому для экспериментальной оценки температурных коэффициентов интенсивности мюонов по результатам непрерывных наблюдений были использованы различные методы анализа данных.
1. Aivazyan S.A. Prikladnaya statistika i osnovy ekonometriki [Applied Statistics and Founda-tions of Econometrics]. Moscow, Yuniti Publ., 2001, 403 p. (In Russian).
2. Aivazyan S.A., Bukhshtaber V.M., Enyukov I.S., Meshal-kin L.D. Prikladnaya Statistika. Klassifikatsiya i Snizhenie Razmernosti [Applied Statistics. Classification and Dimension Lowering]. Moscow, Finansy i Statistika Publ., 1989. 607 p. (In Russian).
3. Berkova M.D., Belov A.V., Eroshenko E.A., Yanke V.G. Temperature effect of the muon component of the cosmic ray. Proc. 21st ECRS. Kosice, Slovakia, 9-12 September 2008, 2008, p. 123-126.
4. Dayal B.S., McGregor J.F. Improved PLS Algorithms. J. Chemometrics, 1997, vol. 11, pp. 73-65.
5. de Jong S., Ter Braak C. Comments on the PLS kernel algorithm. J. Chemometrics, 1994, vol. 8, pp. 169-174.
6. Dmitrieva A.N., Kokoulin R.P., Petruhin A.A., Timashov D.A. Temperature coefficients for muons under different zenith angles. Izvestiya RAN. Ser. Fizicheskaya [Bull. of the Russian Academy of Sciences: Physics]. 2009, vol. 73, no. 3, pp. 371-374. (In Russian).
7. Dorman L.I. Variatsii kosmicheskikh luchei [Cosmic Ray Variations]. Moscow, Gostekhizdat Publ., 1957. 285 p. (In Russian).
8. Dorman L.I. Meteorologicheskie effekty kosmicheskikh luchei [Meteorological Effects of Cosmic Rays]. Moscow, Nauka Publ., 1972. 211 p. (In Russian).
9. Dorman L.I. Experimentalnye i teoreticheskie osnovy astrofiziki kosmicheskikh luchei [Experimental and Theoretical Foundations of Astrophysics of Cosmic Rays]. Moscow, Nauka Publ., 1975. 462 p. (In Russian).
10. Dorman L. I., Yanke V.G. On the theory of meteorological effects of cosmic rays. Izvestiya AN SSSR. Ser. Fizicheskaya [Bull. of the Russian Academy of Sciences: Physics]. 1971, vol. 35, no. 12, pp. 2556-2570. (In Russian).
11. Draper N. R., Smith H. Applied Regression Analysis. 3rd Edition by John Wiley & Sons Inc. 1998, 736 p.
12. Dvornikov V.M., Dorman L.I., Luzov A.A., Sergeev A.V., Yanchukovsky A.L. Analysis of cosmic ray variations of magnetospheric and in-terplanetary origin from the spectrograph data. Izvestiya AN SSSR. Ser. Fizicheskaya [Bull. of the Russian Academy of Sciences: Physics]. 1972, vol. 36, no. 11, pp. 2427-2434. (In Rus-sian).
13. Dvornikov V.M., Sdobnov V.E., Kravtsova M.V. Cosmic ray modulation by regular elec-tromagnetic fields in the heliosphere during solar proton events. Izvestiya RAN. Ser. Fizicheskaya [Bull. of the Russian Academy of Sciences. Physics]. 2005, vol. 69, no. 6, pp. 821-824.
14. Enyukov I.S. Faktornyi, diskriminantnyi i klasternyi analiz [Factorial, Discriminant, and Cluster Analysis]. Moscow, Finansy i Statistika Publ., 1989. 215 p. (In Russian).
15. Esbensen K. Analiz mnogomernykh dannykh. Iz-brannye glavy [Analysis of Multidimensional Data. Selected Chapters / Trans. From English. S.V. Kucheryavsky / Ed. O.E. Rodionova] Cher-nogolovka, IPCP RAN Publ., 2005. 160 p. (In Russian).
16. Ferster E., Rents B. Metody correlations and regression analysis. Moscow, Finansy i Statistika Publ., 1981. 302 p. (In Russian).
17. Gorlach B.A. Matematika [Mathematics]. Moscow, Nauka Publ., 2006. 911 p. (In Russian).
18. Ilyin V.A., Poznyak E.G. Lineynaya algebra: Uchebnik dlya vuzov [Linear Algebra: A Text-book for High Schools. 6th ed.]. Moscow, Fiz-matlit Publ., 2004. 280 p. (In Russian).
19. Kichigin G.N., Kravtsova M.V., Sdobnov V.E. Parameters of current systems in the magnetosphere as a result of observations of cosmic rays during the June 2015 magnetic storm. Solar-Terr. Phys. 2017, vol. 3, no. 3, pp. 13-17. DOI: 10.12737 / stp-33201702.
20. Korn G., Korn T. Spravochnik po matematike dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov [A Handbook on Mathematics for Scientists and Engineers]. Moscow, Nauka Publ., 1984. 831 p. (In Russian).
21. Kuzmenko V.S., Yanchukovsky V.L. Determi-nation of density of temperature meters Earth's atmosphere muons. Solar-Terr. Phys. 2015, vol. 1, iss. 2, pp. 91-96. (In Russian). DOI: 10.12737 / 10403.
22. Kuzmenko V.S., Yanchukovsky V.L. Distribution of temperature. Solar-Terr. Phys. 2017, vol. 3, iss. 4, pp. 93-102.
23. Lindgren F., Geladi P., Wold S. The kernel algorithm for PLS. J. Chemometrics. 1993, vol. 7, pp. 45-59.
24. Martens H., Naes T. Multivariate Calibration. Chichester, UK: John Wiley and Sons, 1991.
25. Pomerantsev A.L. Khemometrika v Excel: Uchebnoe posobie [Chemometrics in Excel: Tu-torial]. Tomsk, TPU Publ., 2014. 435 p. (In Rus-sian).
26. Rannar S., Lindgren F., Geladi P., Wold S. A PLS kernel algorithm for data sets with many variables and fewer objects. Pt. 1: Theory and Algorithm. J. Chemometrics. 1994, vol. 8, pp. 111-125.
27. Volkov E.A. Chislennye metody [Numerical Methods]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2003. 367 p. (In Russian).
28. Yanchukovsky V.L., Grigoryev V.G., Krymsky G.F., Kuz’menko V.S., Molchanov A.D. Re-ceiving vectors of muon telescope of cosmic ray station Novosibirsk. Solar-Terr. Phys. 2016, vol. 2, iss. 1, pp. 103-119. DOI:https://doi.org/10.12737/19883.
29. Yanchukovsky V.L., Kuzmenko V.S., Antsyz E.N. Results of cosmic ray monitoring with a multichannel complex. Geomagnetism and Aero-nomy. 2011, vol. 51, no. 7, pp. 893-896.
30. URL: http://cosm-rays.ipgg.sbras.ru (accessed November 23, 2017).
31. URL: https://ruc.noaa.gov/raobs (accessed Feb-ruary 17, 2017).
32. URL: http://www.camo.com/rt/Products/Unscrambler/uns-crambler.html (accessed February 17, 2017).
