Шаньдунский институт перспективных технологий
Москва, Россия
Дается представление о процессах в гелиосфере и модуляции галактических космических лучей (ГКЛ) в ней как результатах действия в этом слое Солнца двух ветвей солнечной активности, называемых по топологии солнечных магнитных полей внутри Солнца тороидальной ветвью (активные области, пятна, вспышки, корональные выбросы массы и т. д.) и полоидальной ветвью (высокоширотные магнитные поля, полярные корональные дыры, зональные униполярные магнитные области и т. д.). Формулируется основная причина различного проявления обеих ветвей на поверхности Солнца и в гелиосфере — наличие в основании гелиосферы слоя, в котором основным энергетическим фактором является магнитное поле. При этом преимущество при проникновении в гелиосферу получают более крупномасштабные, хотя и менее интенсивные солнечные магнитные поля полоидальной ветви. Показана связь с полоидальной ветвью солнечной активности гелиосферных характеристик (поле скорости солнечного ветра, размер гелиосферы, форма гелиосферного токового слоя, регулярное гелиосферное магнитное поле и его флуктуации), которые, согласно современным представлениям, определяют распространение в гелиосфере ГКЛ.
галактические космические лучи, гелиосфера, модуляция ГКЛ, тороидальная и полоидальная ветви солнечной активности
1. Бруцек А., Дюрран Ш. Солнечная и солнечно-земная физика. Иллюстрированный словарь терминов (ред.). М.: Мир, 1980. 254 с.
2. Вайнштейн С.И., Зельдович Я.Б., Рузмайкин А.А. Турбулентное динамо в астрофизике. М.: Наука, 1980. 354 с.
3. Герасимова С.К., Гололобов П.Ю., Григорьев В.Г. и др. Гелиосферная модуляция космических лучей: модель и наблюдения // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 1, С. 63-78. DOI:https://doi.org/10.12737/23548.
4. Дорман Л.И. Вариации космических лучей. Гостехиздат, 1957. 492 с.
5. Крайнев М.Б. Долговременные вариации интенсивности галактических космических лучей в гелиосфере // Труды Международной Байкальской молодежной научной школы по фундаментальной физике. XII конференция молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». Иркутск, 2013. C. 17-20.
6. Крайнев М.Б. О причинах долговременных вариаций интенсивности галактических космических лучей во внутренней гелиосфере // Изв. РАН. Сер. физ. 2017. Т. 81, № 2. С. 185-188. DOI:https://doi.org/10.7868/s0367676517020247.
7. Крымский Г.Ф. Диффузионный механизм суточной вариации галактических космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4, № 6. С. 977-986.
8. Оль А.И. Прогноз максимального числа пятен в цикле 20 // Солнечные данные. 1966. № 12. С. 84.
9. Стожков Ю.И., Свиржевский Н.С., Базилевская Г.А. и др. Потоки космических лучей в максимуме кривой поглощения в атмосфере и на границе атмосферы (1957-2007) // Препринт ФИАН № 14. М.: ФИАН, 2007. 77 с.
10. Ahluwalia H.S. Eleven year variation of cosmic ray intensity and solar polar field reversals // Proc. 16th ICRC. 1979. V. 12. P. 182.
11. Altschuler M.D., Newkirk Jr.G. Magnetic fields and the structure of the solar corona. I. Methods of calculating coronal fields // Solar Phys. 1969. V. 9. P. 131-149. DOI: 10.1007/ BF00145734.
12. Arge C.N., Pizzo V.J. Improvement in the prediction of solar wind conditions using near-real time solar magnetic field updates // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 10465-10480. DOI:https://doi.org/10.1029/1999JA000262.
13. Balogh A., Jokipii J.R. The heliospheric magnetic field and its extension to the inner heliosheath // Space Sci. Rev. 2009. V. 143. P. 85-110. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-008-9485-2.
14. Balogh A., Erdös G. The heliospheric magnetic field // Space Sci. Rev. 2013. V. 176, iss. 1-4. P. 177-215. DOI: 10.1007/ s11214-011-9835-3.
15. Balogh A., Hudson H., Petrovay K., von Steiger R. (eds.). Introduction to the solar activity cycle: overview of causes and consequences // Space Sci. Rev. 2014. V. 186, iss. 1-4. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-014-0125-8.
16. Baranov V., Malama Y. Model of the solar wind interaction with the local interstellar medium: Numerical solution of self-consistent problem // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. P. 5157-15163.
17. Bazilevskaya G.A., Krainev M.B., Makhmutov V.S., et al. Structure of the maximum phase of the solar cycles 21 and 22 // Solar Phys. 2000. V. 197, N 1. P. 157-174.https://doi.org/10.1023/A: 1026515520311
18. Bilenko I.A. Determination of the coronal and interplanetary magnetic field strength and radial profiles from large-scale photospheric magnetic fields // Solar Phys. 2018. V. 293, iss. 7. Article id. 106. 24 p. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-018-1324-31.
19. Bilenko I.A., Tavastsherna K.S. Coronal hole and solar global magnetic field evolution in 1976-2012 // Solar Phys. 2016. V. 291. P. 2329-2352. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-016-0966-2.
20. Charbonneau P. Dynamo models of the solar cycle // Living Rev. Solar Phys. 2010. V. 7. P. 3.
21. Forbush S.E. Variation with period of two solar cycles in the cosmic-ray diurnal anisotropy and the superposed variations correlated with magnetic activity // J. Geophys. Res. 1969. V. 74. P. 3451.
22. Gnevyshev M.N. On the 11-years cycle of solar activity // Solar Phys. 1967. V. 1. P. 107.
23. Hathaway D.H, The Solar Cycle // Living Rev. Solar Phys. 2015. V. 12. P. 4. DOI:https://doi.org/10.1007/lrsp-2015-4.
24. Hoeksema J.T. Structure and evolution of the large scale solar and heliospheric magnetic fields. Ph.D. Thesis. Stanford University, USA, 1984. 222 p.
25. Hundhausen A.J. Coronal Expansion and Solar Wind, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1972. 238 p.
26. Jokipii J.R., Levy E.H., Hubbard W.B. Effects of particle drift on cosmic-ray transport. I. General properties, application to solar modulation // Astrophys. J. 1977. V. 213. P. 861-868. DOI:https://doi.org/10.1086/155218.
27. Kalinin M.S., Krainev M.B. The formation of the sunspot and magnetic cycles in the GCR intensity in the heliosphere // J. Phys.: Conf. Ser. 2013. V. 409, iss. 1. Article id. 012156. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/409/1/012156.
28. Krainev M. On the method of the GCR partial intensities related to the main physical processes of solar modulation // J. Phys.: Conf. Ser. 2015. V. 632, N 1. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/632/1/012061.
29. Krainev M.B., Kalinin M.S. The models of the infinitely thin global heliospheric current sheet // Proc. 12th Intern. Solar Wind Conf. Saint-Mal, 2009. AIP Conf. Proc., 2010. V. 1216. P. 371-374.
30. Krainev M.B., Kalinin M.S. On the description of the 11- and 22-year cycles in the GCR intensity // J. Phys.: Conf. Series. 2013a. V. 409, iss. 1. Article id. 012155. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/409/1/012155.
31. Krainev M.B., Kalinin M.S. On the GCR intensity and the inversion of the heliospheric magnetic field during the periods of the high solar activity // Proc. 33rd ICRC, Rio de Janeiro, Brasil, 2013b. icrc2013-0317/1-4, ArXiv:1411.7532 [astro-ph.SR], 2014.
32. Krainev M.B., Webber W.R. The solar cycle in the heliospheric parameters and galactic cosmic ray intensity // Multi-Wavelength Investigations of Solar Activity. Proc. IAU Symp. No. 223. Cambridge University Press, 2004. P. 81-84. DOI:https://doi.org/10.1017/S1743921304005150.
33. Krainev M.B., Bazilevskaya G.A., Gerasimova S.K., et al. On the status of the sunspot and magnetic cycles in the galactic cosmic ray intensity // J. Phys.: Conf. Series. 2013. V. 409, iss. 1. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/409/1/012016.
34. Krainev M., Kota J., Potgieter M.S. On the causes and mechanisms of the long-term variations in the GCR characteristics // Proc. 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC2015). 2015. The Hague, The Netherlands. Online at http://pos.sissa.it/cgi-bin/reader/conf.cgi?confid=236, id.176.
35. Krainev M.B., Bazilevskaya G.A., Kalinin M.S., Svir-zhevsky N.S. On contribution of poloidal branch of solar activity to heliosphere and GCR modulation // IOP Conf. Ser.: J. Phys.: Conf. Series. 2019. V. 1181. 012010 IOP Publishing. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/1181/1/012010.
36. Lazar M. (ed.). Exploring the Solar Wind. Croatia: InTech Publ., 2012. 474 p.
37. Mackay D.H., Yeates A.R. The Sun’s global photospheric and coronal magnetic fields: observations and models // Living Rev. Solar Phys. 2012. V. 9. P. 6. DOI:https://doi.org/10.12942/lrsp-2012-6.
38. Owens M.J., Forsyth R.J. The heliospheric magnetic field // Living Rev. Solar Phys. 2013. V. 10:5. DOI:https://doi.org/10.12942/lrsp-2013-5.
39. Parker E.N. The passage of energetic charged particles through interplanetary space // Planet. Space Sci. 1965. V. 13. P. 9-49. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(65)90131-5.
40. Parker E.N., Kennel C.F., Lanzerotti L.J. (eds.). Solar System Plasma Physics. V. 1. Solar and Solar Wind Plasma Physics. Amsterdam, North-Holland Publishing Co., 1979. 391 p.
41. Potgieter M.S. Solar modulation of cosmic rays // Living Rev. Solar Phys. 2013. V. 10:3. DOI:https://doi.org/10.12942/lrsp-2013-3.
42. Richardson J.G. Solar wind stream interaction regions throughout the heliosphere // Living Rev. Solar Phys. 2018. V. 15:1. DOI:https://doi.org/10.1007/s41116-017-0011-z.
43. Rosenberg R.L., Coleman P.J., Jr. Heliographic latitude dependence of the dominant polarity of the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 1969. V. 74, N 24. P. 5611. DOI:https://doi.org/10.1029/JA074i024p05611.
44. Rossi B., Olbert S. Introduction to the Physics of Space. New York: McGraw Hill Publ., 1970.
45. Schatten K.H. Current sheet magnetic model for the solar corona // Cosmic Electrodynamics. 1971. V. 2. P. 232-245.
46. Schatten K.H., Wilcox J.M., Ness N.F. A model of interplanetary and coronal magnetic fields // Solar Phys. 1969. V. 6. P. 442-455.
47. Shulz M. Interplanetary sector structure and the heliomagnetic equator // Astrophys. Space Sci. 1973. V. 24. P. 371. DOI:https://doi.org/10.1007/BF02637162.
48. Smith E.J., Neugebauer M., Balough A., et al. Ulysses observations of latitude gradients in the heliospheric magnetic field: radial component and variances // Adv. Space Res. 1995. V. 72, iss. 9. P. 165-170. DOI:https://doi.org/10.1016/0273-1177(95)00328-C.
49. Wang Y.-M. Solar cycle variation of the sun’s low-order magnetic multipoles: heliospheric consequences // Space Sci. Rev. 2014. V. 186. P. 387-407. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-014-0051-9.
50. Wang Y.-M., Sheeley N.R., Jr. Solar wind speed and coronal flux-tube expansion // Astrophys. J. 1990. V. 355. P. 726. DOI:https://doi.org/10.1086/168805.
51. Zhao X., Hoeksema J.T. A coronal magnetic field model with horizontal volume and sheet currents // Solar Phys. 1994. V. 151, iss. 1. P. 91-105. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00654084.
52. URL: https://solarscience.msfc.nasa.gov (дата обращения 6 февраля 2019 г.).
53. URL: http://wso.stanford.edu (дата обращения 6 февраля 2019 г.).
54. URL: https://www.ngdc.noaa.gov/stp/space-weather/solar-data/solar-imagery/composites/synoptic-maps/mc-intosh/ptmc _level3/ptmc_level3_gifs (дата обращения 6 февраля 2019 г.).
55. URL: ftp://omniweb.gsfc.nasa.gov/pub/data/omni/low_ res_omni (дата обращения 6 февраля 2019 г.).
56. URL: http://ufa.esac.esa.int/ufa/#data (дата обращения 6 февраля 2019 г.).
57. URL: https://sites.lebedev.ru/en/DNS_FIAN (дата обращения 6 февраля 2019 г.).
