перименте не фиксированы, то в каждой матрице нужно выделять не одну ячейку (ik)∞, а некоторую последовательность, однозначно связанную с величиной энергий из узкого диапазона. В отдельную ячейку матрицы (ik)∞ попадают частицы из небольшого интервала энергий (E1 – E2)ik потока ГКЛ.

Окончательно, для каждой матрицы (в момент времени t) величина интенсивности ГКЛ, соответствующая направлению на Луну <nik(t)∞>, должна определяться усреднением по всем ячейкам выделенной последовательности, с учетом статистического веса ω(E), пропорционального дифференциальному энергетическому

спектру N (E)≈1E−γ частиц ГКЛ. Для дифференциального спек-

тра можно приближенно считать, что γ = 3. Таким образом, «теневая» интенсивность протонов ГКЛ из направления на Луну для момента времени t, с учетом энергетического спектра ГКЛ, вычисляется усреднением по формуле:

nik (t )∞ = ∑nik (t )∞ ×ωik ω(≥ Emin ),

где весовая функция берется в виде:

E2				1		1		;	ω(≥ E	)≈1 E2 .
ωik ≈ ∫	E	−γ
			=		−				min	min
				E2		E2
E1				1		2

Значение Emin, в зависимости от вариантов анализа берется пороговым значением, равными 30 или 100 ГэВ.

Ниже проведена обработка данных установки ТЕМП по поиску тени Луны в соответствии с приведенными алгоритмами.

4.4. Регистрация «тени» Луны в мюоном годоскопе

Для оценки эффекта затенения использовалась статистика 1999−2000 гг. Ежесуточно отбирались интервалы наблюдения продолжительностью 5−6 часов, когда Луна была высоко над горизонтом. Временные ряды интенсивности мюонов Nik(t) исправлены на барометрический эффект. Полное время экспозиции составляет около 1000 часов в течение 180 суток в условиях стабильной магнитосферы. Для исключения геометрического фактора и углового распределения мюонов данные преобразуются в мат-

100

рицы нормированных отклонений nik от средних значений <Nik> по каждому направлению.

При обработке проводилось последовательное усреднение теневого эффекта за счет увеличения времени экспозиции: сначала вычислялись среднесуточные нормированные значения интенсивности из направлений, соответствующих Луне nmoon = < nik ∞ >; затем проводилось усреднение за 10 последовательных суток. На рис. 4.12 приведены такие результаты декадных усреднений во всем 180-суточном интервале времени наблюдения для двух поро-

гов по энергии Емин протонов ГКЛ: 30 ГэВ и 100 ГэВ. Фактически последовательность nmoon представляет собой

значения относительных отклонений <n> = (N - <N>)/σ от средних величин интенсивности в отобранных специальным образом ячейках матрицы и усредненных в каждой из 18 серий измерений. В отсутствие экранирования эти значение <n> должны равняться нулю. Отрицательные систематические значения <n> означают уменьшение счета относительно средних значений, связанных с направлением на Луну.

100	104
0	60	120	180
			а
-100
-200
0	104
-100
-200			б
-300
-400
100	104
0
-100			в

Рис. 4.12. Недостаток интенсивности потока ГКЛ из направления, связанного с Луной, при двух пороговых энер-

гиях Емин: а – 30 ГэВ, б –100 ГэВ; в – колебания фоновой интенсивности (далеко от направления на Луну). Ось абс-

цисс – календарное время (в сутках) полной экспозиции. Ось ординат – усредненные декадные значения уменьшения нормированной интенсивности nmoon

101

Из сопоставления рис. 4.12а и рис. 4.12б видно, что с ростом Емин величина эффекта затенения возрастает, поскольку уменьшается рассеяние мюонов и влияние магнитосферы Земли.

Среднее значение уменьшения интенсивности за все время

экспозиции <nmoon> из направления на Луну при Емин = 30 ГэВ составляет -(0,72 ± 0,40)×10-2 , а при Емин = 100 ГэВ уменьшение равно -(1,98 ± 0,63)×10-2. Величина эффекта затенения (в масштабе

среднеквадратичных отклонений) получилась: к = -1,8 и к = -3,1 соответственно. Видно, что затенение возрастает с увеличением пороговой энергии частиц. Эти значения хорошо согласуются с уменьшением влияния многократного рассеяния, которое обратно пропорционально импульсу (в рассматриваемой области – энергии) частиц, а также с уменьшением роли углового разброса при множественном рождении пионов от нуклон-нуклонных взаимодействий в атмосфере Земли.

Для оценки величины возможной имитации эффекта затенения при фоновых условиях (отсутствие Луны) проведена аналогичная обработка для двух разных временных рядов nik(t), сдвинутых относительно положения Луны на ± 3 часа. При этом не обнаружено значимого эффекта. На рис. 4.12в приведен пример обработки фонового ряда за 180 суток, когда сдвиг времени составлял +3 часа по отношению к Луне. Величина затенения оказалась равной -(0,14 ± 0,31)×10-2, что составляет лишь 0,45 среднеквадратического разброса и указывает на отсутствие систематических ошибок.

Таким образом, правильный учет отклоняющего действия магнитосферы на траекторию протонов ГКЛ умеренных энергий позволяет использовать магнитное поле Земли для оценки эффекта «тени» Луны. Применение такого метода дает возможность проводить астрофизическую калибровку наземной аппаратуры с высоким пространственным разрешением по «тени» Луны при сравнительно небольших энергиях. При этом время калибровки значительно уменьшается.

102

Вопросы и задания для самостоятельной работы

Раздел 4.1

1.Что составляют физические основы мюонной диагностики характеристик окружающей среды?

2.Что такое корональный выброс вещества? Назовите его основные характеристики.

3.В чем состоит особенность мюонной диагностики в идентификации КВВ по сравнению со спутниковыми измерениями?

4.Как на двухмерных снимках-матрицах можно идентифицировать КВВ?

5.Чем объясняется возможность рекуррентного наблюдения КВВ в течение нескольких суток?

Раздел 4.2

1.Чем обусловлено время распространения КВВ до орбиты Земли?

2.В чем состоит метод мюонной диагностики возмущений магнитного поля, обусловленных КВВ?

3.В чем преимущество идентификации КВВ с помощью мюонных годоскопов по сравнению с нейтронными мониторами?

4.В чем состоит методика расчета асимптотических углов?

5.Почему вариации потока мюонов КЛ дают информацию о КВВ в режиме реального времени?

Раздел 4.3

1.На каком расстоянии от Земли ( в масштабе а.е.) «находится» Луна? Чему равен угловой размер Луны для наблюдателя с Земли?

2.Оцените (по графикам) характерный угловой поворот траектории протонов разных энергий (10, 100, 1000 ГэВ) в магнитосфере Земли?

3.Как выделить «направление на Луну» для протонов разных энергий в матричных данных мюонного годоскопа?

4.Как учитывается энергетический спектр протонов ГКЛ при идентификации Луны в мюонном годоскопе?

5.Что такое астрофизическая калибровка аппаратуры по тени Луны?

103

Раздел 4.4

1.В чем состоит алгоритм сопоставления координат положения Луны с соответствующим номером ячейки матричных данных для произвольного момента времени?

2.Как определить недосчет числа частиц ГКЛ из направления на Луну в матричных данных?

3.Как можно оценить фоновое значение недосчета частиц из направления «ложной Луны»?

4.В чем преимущества проведения экспериментов по регистрации тени Луны с помощью мюонных годоскопов, по сравнению с установками типа ШАЛ?

5.Почему с увеличением пороговой энергии частиц ГКЛ эффект «тени» Луны растет в установках типа мюонный годоскоп?

104