Шаньдунский институт перспективных технологий
Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Цзинань, Шаньдун, Китайская Народная Республика
Цзинань, Шаньдун, Китайская Народная Республика
Пекин, Китайская Народная Республика
Северо-Западный Университет, Школа физических и химических наук
Потчефструм, ЮАР
Институт экспериментальной и прикладной физики, Университет Христиана Альбрехта
Киль, Германия
Области взаимодействия разноскоростных потоков солнечного ветра, известные как коротирующие области взаимодействия, образуют практически постоянно существующую структуру внутренней гелиосферы. Рассмотрены данные наблюдений основных характеристик гелиосферы, важных для модуляции ГКЛ, и результаты трехмерного МГД-моделирования коротирующих областей взаимодействия солнечного ветра и моделирования методом Монте-Карло рекуррентных вариаций ГКЛ. Анализируются важность коротирующих областей взаимодействия для усредненных по долготе характеристик гелиосферы и распространения ГКЛ и возможные пути описания долговременных вариаций интенсивности ГКЛ с учетом коротирующих областей взаимодействия.
гелиосфера, коротирующие области взаимодействия, галактические космические лучи, модуляция ГКЛ, долговременные вариации интенсивности ГКЛ, 27-дневная вариация интенсивности ГКЛ, МГД-приближение, метод Монте-Карло
1. Калинин М.С., Крайнев М.Б. Двумерное транспортное уравнение для галактических космических лучей как следствие редукции трехмерного уравнения. Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 4. С. 463-469. DOI: 10.7868/ S0016794014040051.
2. Крайнев М.Б. Проявления в гелиосфере и в интенсивности ГКЛ двух ветвей солнечной активности. Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 4. С. 12-25. DOI: 10.12737/ szf-54201902.
3. Крайнев М.Б., Базилевская Г.А., Боркут И.К. и др. О связи долготного распределения гелиосферных характеристик и интенсивности ГКЛ в 2007-2008 и 2014-2015 гг. Ядерная физика и инжиниринг. 2017. Т. 8, № 4. С. 373-379. DOI:https://doi.org/10.1134/S2079562917040157.
4. Крымский Г.Ф. Диффузионный механизм суточных вариаций космических лучей. Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4. С. 977.
5. Свиржевский Н.С., Базилевская Г.А., Калинин М.С. и др. Моделирование интенсивности галактических космических лучей с учетом пространственной и временной зависимости спектра флуктуаций гелиосферного магнитного поля. Известия РАН. Сер. физ. 2015. Т. 79, № 5. С. 663-666. DOI:https://doi.org/10.7868/S0367676515050415.
6. Свиржевский Н.С., Базилевская Г.А., Калинин М.С. и др. Гелиосферное магнитное поле и модель Паркера. Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 3. С. 282-294. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794021030160.
7. Яненко Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. СО АН СССР. ВЦ. Новосибирск: Наука, 1967. 197 с.
8. Adriani O., Barbarino G.C., Bazilevskaya G.A., et al. Time dependence of the proton flux measured by PAMELA during the 2006 July - 2009 December solar minimum. Astrophys. J. 2013. Vol. 765: 91, no. 2. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/765/2/91.
9. Aslam O.P.M., Bisschoff D., Potgieter M.S., et al. Modeling of heliospheric modulation of cosmic-ray positrons in a very quiet heliosphere. Astrophys. J. 2019. Vol. 873:70, no. 1. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab05e6.
10. Belcher J.W., Davis L. Large-amplitude Alfvén waves in the interplanetary medium, 2. J. Geophys. Res. 1971. Vol. 76, iss. 16. P. 3534. DOI:https://doi.org/10.1029/JA076i016p03534.
11. Burlaga L.F., Ness N.F., Wang J.-M., Sheeley N.R. Heliospheric magnetic field strength and polarity from 1 to 81 AU during the ascending phase of solar cycle 23. J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107, no. A11. 1410. DOI:https://doi.org/10.1029/2001 JA009217.
12. Gosling J.T., Pizzo V. Formation and evolution of corotating interaction regions and their three dimensional structure. Space Sci. Rev. 1999. Vol. 89. P. 21-52. DOI: 10.1023/ A:1005291711900.
13. Guo X., Florinski V. Corotating interaction regions and the 27 day variation of galactic cosmic rays intensity at 1 AU during the cycle 23/24 solar minimum. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. Vol. 119, iss. 14. P. 2411-2429. DOI:https://doi.org/10.1002/2013JA019546.
14. Guo X., Florinski V. Galactic cosmic-ray intensity modulation by corotating interaction region stream interfaces at 1 AU. Astrophys. J. 2016. Vol. 826:65, no. 1. DOI:https://doi.org/10.3847/0004-637X/826/1/65.
15. Hundhausen A.J. Coronal Expansion and Solar Wind. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York. 1972. 238 p. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-642-65414-5.
16. 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. Vol. 213. P. 861. DOI:https://doi.org/10.1086/155218.
17. Kalinin M.S., Bazilevskaya G.A., Krainev M.B., Svirzhevsky N.S., Svirzhevskaya A.K., Stozhkov Yu.I. Description of galactic cosmic ray intensity in the last three solar activity minima. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2015. Vol. 79, no. 5. P. 606-608. DOI:https://doi.org/10.3103/S1062873815050238.
18. Kalinin M.S., Krainev M.B., Gvozdevsky B.B., et al. On the transition from 3D to 2D transport equations for a study of long-term cosmic-ray intensity variations in the heliosphere. 2021. PoS(ICRC2021)1323. https://pos.sissa.it.
19. Khabarova O., Obridko V. Puzzles of the interplanetary magnetic field in the inner heliosphere. Astrophys. J. 2012. Vol. 761: 82. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/761/2/82.
20. Kopp A., Wiengarten T., Fichtner H., et al. Cosmic-ray transport in heliospheric magnetic structures. II. Modeling particle transport through corotating interaction regions. Astrophys. J. 2017. Vol. 837:37, no.1. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa603b.
21. Kóta J., Jokipii J.R. Effects of drift on the transport of cosmic rays. VI. A three-dimensional model including diffusion. Astrophys. J. 1983. Vol. 265. P. 573-581. DOI:https://doi.org/10.1086/160701.
22. Kóta J., Jokipii J.R. The role of corotating interaction regions in cosmic-ray modulation. Geophys. Res. Lett. 1991. Vol. 18. P. 1797-1800. DOI:https://doi.org/10.1029/91GL02307.
23. Kóta J., Jokipii J.R. Modeling of 3-D corotating cosmic-ray structures in the heliosphere. Space Sci. Rev. 1998. Vol. 83. P. 137-145. DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-017-1189-0_12.
24. Luo X., Zhang M., Feng X., et al. A numerical study of the effects of corotating interaction regions on cosmic-ray transport. Astrophys. J. 2020. Vol. 899:90, no. 2. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aba7b5.
25. Mays M.L., Taktakishvili A., Pulkkinen A., Macneice P.J. Ensemble modeling of CMEs using the WSA-ENLIL+Cone model. Solar Phys. 2015. Vol. 290, iss. 6. P. 1775-1814. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-015-0692-1.
26. Modzelewska R., Alania M.V. Dependence of the 27-day variation of cosmic rays on the global magnetic field of the Sun. Adv. Space Res. 2012. Vol. 50. P. 716. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr. 2011.07.022.
27. Modzelewska R., Bazilevskaya G.A., Boezio M., et al. Study of the 27 day variations in GCR fluxes during 2007-2008 based on PAMELA and ARINA observations. Astrophys. J. 2020. Vol. 904, iss. 3. P. 13. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/abbdac.
28. Ngobeni M.D., Aslam O.P.M., Bisschoff D., et al. The 3D numerical modeling of the solar modulation of galactic protons and helium nuclei related to observations by PAMELA between 2006 and 2009. Astrophys. Space Sci. 2020. Vol. 365:182. DOI:https://doi.org/10.1007/s10509-020-03896-1.
29. Ngobeni M.D., Potgieter M.S., Aslam O.P.M., et al. Simulations of the solar modulation of helium isotopes constrained by observations. Adv. Space Res. 2022. Vol. 69. P. 2330-2341. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.12.018.
30. Odstrcil D. Modeling 3-D solar wind structure. Adv. Space Res. 2003. Vol. 32, iss. 4. P. 497-506. DOI:https://doi.org/10.1016/S0273-1177(03)00332-6.
31. Parker E.N. Dynamics of the interplanetary gas and magnetic fields. Astrophys. J. 1958a. Vol. 128. P. 664. DOI: 10.1086/ 146579.
32. Parker E.N. Cosmic ray modulation by solar wind. Phys. Rev. 1958b. Vol. 110, iss. 6. P. 1445. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRev. 110.1445.
33. Parker E.N. The passage of energetic charged particles through interplanetary space. Planet. Space Sci. 1965. Vol. 13. P. 9-49. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(65)90131-5.
34. Pizzo V.J., Gosling J.T. 3-D simulation of high-latitude interaction regions: comparison with Ulysses results. Geophys. Res Lett. 1994. Vol. 21, iss. 18. P. 2063-2066. DOI: 10.1029/ 94GL01581.
35. Potgieter M.S., Vos E.E. Difference in the heliospheric modulation of cosmic-ray protons and electrons during the solar minimum period of 2006 to 2009. Astronomy and Astrophysics. 2017. Vol. 601. A23. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629995.
36. Richardson I.G. Solar wind stream interaction regions throughout the heliosphere. Living Reviews Solar Physics. 2018. Vol. 15, iss. 1. P. 1-95. DOI:https://doi.org/10.1007/s41116-017-0011-z.
37. Riley P., Linker J.A., Lionello R., Mikic Z. Corotating interaction regions during the recent solar minimum: The power and limitations of global MHD modeling. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2012. Vol. 83. P. 1-10. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2011.12.013.
38. Shen F., Yang Z., Zhang J., et al. Three-dimensional MHD simulation of solar wind using a new boundary treatment: comparison with in situ data at Earth. Astrophys. J. 2018. Vol. 866:18, no. 1. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aad806.
39. Schulz M. Interplanetary sector structure and the heliomagnetic equator. Astrophys. Space Sci. 1973. Vol. 24. P. 371-384. DOI:https://doi.org/10.1007/BF02637162.
40. Simpson J.A. A brief history of recurrent solar modulation of the galactic cosmic rays (1937-1990). Space Sci. Rev. 1998. Vol. 83. P. 169-176. DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-017-1189-0_15.
41. Smith E.J. Solar cycle evolution of the heliospheric magnetic field: The Ulysses legacy. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. Vol. 73, iss. 2-3. P. 277-289. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2010.03.019.
42. Svirzhevskaya A.K., Svirzhevsky N.S., Stozhkov Yu.I. Step-like variations of cosmic rays and their relation to an inclination of the heliospheric current sheet. Proc. ICRC. 2001. Vol. 9. P. 3843-3846.
43. Wang Y.-M., Sheeley N.R. Solar wind speed and coronal flux-tube expansion. Astrophys. J. 1990. Vol. 355. P. 726-732. DOI:https://doi.org/10.1086/168805.
44. Wiengarten T., Kleimann J., Fichtner H., et al. Cosmic ray transport in heliospheric magnetic structures. I. Modeling background solar wind using the CRONOS magnetohydrodynamic code. Astrophys. J. 2014. Vol. 788:80. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/788/1/80.
45. Zhang M.A path integral approach to the theory of heliospheric cosmic-ray modulation. Astrophys. J. 1999a. Vol. 510, no. 2. P. 715-725. DOI:https://doi.org/10.1086/306624.
46. Zhang M.A Markov stochastic process theory of cosmic-ray modulation. 1999b. Vol. 513. P. 40-420. DOI:https://doi.org/10.1086/306857.
47. URL: http://wso.stanford.edu (дата обращения 30 января 2023 г.).
48. URL: http://cr0.izmiran.ru/mosc/main.htm (дата обращения 30 января 2023 г.).
49. URL: http://omniweb.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения 30 января 2023 г.).
