Способ определения мгновенных значений барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей

 

Изобретение относится к геофизике, может быть использовано для определения мгновенных значений барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей на различных уровнях в атмосфере Земли по данным наблюдений интенсивности нейтронной компоненты космических лучей и атмосферного давления на этих уровнях. Для целей определения мгновенных значений барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей необходимо иметь два или более детекторов нейтронной компоненты космических лучей на разных уровнях в атмосфере Земли вместе с датчиками давления. Необходимо, чтобы различие между базовыми давлениями на нижнем и верхнем уровнях наблюдения составляло бы не менее 90 - 100 мб. Технический результат заключается в том, что получаемые мгновенные значения барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей могут быть использованы для более качественного введения поправок на барометрический эффект в данные наблюдений интенсивности космических лучей на мировой сети станций космических лучей. Кроме того, мгновенные значения барометрических коэффициентов определяются независимо от условий в межпланетном пространстве.

Предлагаемое изобретение относится к геофизике и может быть использовано для определения барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей по данным наблюдений интенсивности нейтронов и атмосферного давления на разных уровнях в атмосфере Земли.

Известные способы определения барометрического коэффициента (Wada М. Logaritmic representation of cosmic ray intensity. // J. Sci. Res. Inst. (Tokyo), 1957, v. 51. P. 201) базируются на методе линейной корреляции между данными интенсивности космических лучей и данными барометрического давления. Поэтому получаемое значение барометрического коэффициента является усредненным на временной выборке используемых данных. Кроме того, метод применим только при отсутствии вариаций интенсивности космических лучей межпланетного и магнитосферного происхождения.

Целью предлагаемого изобретения является определение мгновенных значений барометрических коэффициентов независимо от условий в межпланетном пространстве. В отличие от известного способа цель достигается использованием высотной зависимости интенсивности нейтронной компоненты космических лучей. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что два или более детекторов нейтронной компоненты космических лучей размещают на разных уровнях в атмосфере Земли совместно с датчиками атмосферного давления. На основе совместного анализа данных регистрации интенсивности нейтронной компоненты космических лучей и атмосферного давления на этих уровнях получают мгновенные значения барометрических коэффициентов и исправленную на барометрический эффект интенсивность нейтронной компоненты космических лучей в каждый временной интервал измерения. Изменение интенсивности нейтронной компоненты I в зависимости от глубины в атмосфере h может быть представлена выражением (Дорман Л.И. Метеорологические эффекты космических лучей. - М.: Наука, 1972. - 211 с.) (1) где β(h) - барометрический коэффициент в мб^-1, в общем случае, зависящий от h. Зависимость барометрического коэффициента β от давления была получена в работе (Carmichael H., Bercovitch M., Shea M.A., Magidin M., Peterson R.W. Attenuation of neutron radiation in the atmosphere. Canad. J. Phys. 1968. V. 46. N 10. Рart 4. P. 1006).

В данной работе зависимость β от h на интервале давлений 700 - 1000 мб была аппроксимирована, согласно результатам, полученным в (Carmichael H., Bercovitch M. , Shea M.A., Magidin M., Peterson R.W. Attenuation of neutron radiation in the atmosphere. Canad. J. Phys. 1968. V. 46. N 10. Рart 4. P. 1006), выражением вида (2) где β₀₁ - значение барометрического коэффициента при давлении h = h₀₁.

Проинтегрировав выражение (1) с учетом (2), получим зависимость интенсивности нейтронной компоненты от h.

(3) где I₀₁ - исправленная на барометрический эффект интенсивность при h = h₀₁, для решения которой относительно неизвестных параметров I₀₁ и β₀₁ необходимо иметь в одном географическом пункте не менее двух идентичных нейтронных мониторов, расположенных на уровнях с существенно различающимися давлениями.

При решении поставленной задачи использовались часовые данные регистрации интенсивности космических лучей и атмосферного давления на трех станциях: Иркутск (965 мб), Иркутск (800 мб) и Иркутск (715 мб) за периоды 3 - 14 января 1991 г. (спокойный период) и 25-31 октября 1991 г. (возмущенный период).

Для определения мгновенных значений параметров I₀₁ и β₀₁ решалась система уравнений (4) Барометрические коэффициенты на уровнях h_0i, согласно (2) рассчитываются по формуле (5) С помощью изложенного способа были получены мгновенные значения барометрических коэффициентов β(h_0i) и исправленные на давление интенсивности КЛ в спокойный (3 - 14 января 1991 г.) и возмущенный (25 - 31 октября 1991 г.) периоды с использованием данных, указанных станций космических лучей.

Формула изобретения

Способ определения мгновенных значений барометрических коэффициентов нейтронной компоненты космических лучей, при котором два или более идентичных нейтронных монитора размещают в одном географическом пункте на разных уровнях в атмосфере Земли совместно с датчиками атмосферного давления при условии, что различие между базовыми давлениями на нижнем и верхнем уровнях составляло бы не менее 90 - 100 мб, измеряют интенсивность космических лучей 1 (h_i) и атмосферное давление h_i на выбранных уровнях в момент времени t и на основе решения системы уравнений

определяют неизвестные параметры I₀₁ и β₀₁, где β₀₁ - барометрический коэффициент, а I₀₁ - исправленная на барометрический эффект интенсивность на нижнем уровне наблюдения с базовым давлением h₀₁, и рассчитывают барометрические коэффициенты на остальных уровнях атмосферы h_oi по формуле

h_oi - базовое давление на i-том уровне.