Диссертация (1149454), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В это же время произошло уменьшениескорости счета нейтронного монитора на 1,8%, совпадающее с резким изменениемнапряженности электрического поля. В данных мюонного телескопа на уровне наблюдений 0 мв.э. наблюдается понижение скорости счета с амплитудой около 0,8%. При этом, в данныхрегистрации мюонов с большей энергией (рисунок 5.1 в - д) какой-либо реакции ненаблюдается. Отметим, что похожие результаты были получены ранее другими авторами вработах [237, 297].Для анализа 4-х случаев повышения и 3-х случаев понижения величины атмосферногоэлектрического поля, с целью повышения точности, был применен метод наложения эпохданных с часовым усреднением.
При этом использованы данные за 2 часа до и 10 часов посленачала события. За начало события принималось начало продолжительного увеличения146напряженности электрического поля в сторону одной полярности. Результаты примененияметода приведены на рисунках 5.2 и 5.3. Проведенный анализ полученных результатовприводит к выводу, что обнаруженное во время событий уменьшение темпа счета нейтронногомонитора в среднем на 0,3% от среднего значения является статистически значимым и независит от знака отклонения атмосферного электрического поля. Но, при увеличениинапряженности электрического поля по абсолютной величине более 5 кВ/м, несколько подругому ведет себя мюонная компонента КЛ (рисунок 5.2).
Эффект кратковременногопонижения интенсивности КЛ проявляется только по данным телескопа МТ0.Рисунок 5.1. Вариации нейтронной и мюонной компоненты космических лучей во время грозы11.07.2009. Напряженность атмосферного электрического поля (а); темп счета мюонныхтелескопов МТ0 (б) , МТ7 (в), МТ20 (г) и нейтронного монитора (д). Сплошная линия –скользящее среднее.147При этом уменьшение темпа счета мюонов составляет около 0,4% при положительном знакеэлектрического поля (Рисунок 5.3, (верхний график)). При отрицательном знаке величины поляэффекта не наблюдается (рисунок 5.3, (нижний график)).Возможное объяснение наблюдаемых кратковременных понижений КЛ во времязначительных изменений величины напряженности электрического поля приведено в работах[237, 297] и состоит в том, что, по мнению авторов, происходит выход вершины грозовогооблака за пределы уровня генерации вторичных частиц космических лучей (15 км) ватмосфере.
Таким образом, вдоль траекторий частиц возникает протяженная область сбольшими градиентами напряженности электрического поля, в которых происходит ихторможение.Рисунок 5.2. Результат применения метода наложения эпох к данным нейтронного мониторапри росте электрического поля в положительную сторону (верхний график), в отрицательнуюсторону (нижний график).Однако мы полагаем, что эффект, наблюдаемый в нейтронной компоненте, может бытьтакже обусловлен дополнительным поглощением нейтронов водой, содержащейся в грозовыхоблаках.
На рисунке 5.4. показаны вариации темпа счета нейтронов и изменение относительнойвлажности для 2-х событий. Действительно, из рисунка 5.4 видно, что с ростом величиныотносительной влажности более чем на 60-80% во время прохождения грозовых облаков над148пунктом наблюдения одновременно наблюдается понижение скорости счета нейтронногомонитора. Но такая зависимость прослеживается не во всех случаях повышения влажности.Рисунок 5.3.
Результат применения метода наложения эпох к данным мюонного (МТ0)телескопа на уровне 0 м.в.э. при росте электрического поля в положительную сторону (верхнийграфик), в отрицательную сторону (нижний график).Необходимо отметить, что кучево-дождевая облачность наблюдалась на протяжениивсех изучаемых периодов времени. Например, 11.07.2009 г. (рисунок 5.1.) с 06:00 до 08:00 UTнаблюдалась кучево-дождевая средняя облачность и облачность нижнего яруса (ниже 2000 м) свысотой нижней кромки 1200 м, влажность при этом составляла только 53%.
С 07:30 до 08:00UT наблюдалась гроза. В период времени с 08:00 до 09:30 UT шел слабый ливневой дождь,влажность составляла - 88%. С 09:30 до 11:00 UT наблюдалась кучево-дождевая и нижняяоблачность с высотой нижней кромки 1200 м, влажность - 77%. Эффект же в вариацияхнейтронов и мюонов наблюдался только с началом грозы в 07:30 UT и небольшим изменениемвлажности. Таким образом, одним только повышением влажности эффект объяснить неудается.Это свидетельствует о необходимости, для объяснения наблюдаемого эффекта в КЛ,кроме данных по атмосферному электрическому полю [56, 237, 297], привлекать информацию осодержании влаги в облаках.
Последнее подтверждается также и тем фактом, что эффектпоглощения нейтронов водой и снегом давно известен [260] и учитывается при проектированиии возведении павильонов нейтронных мониторов.149Рисунок 5.4. Изменения темпа счета нейтронного монитора (а) и относительной влажности (б)со временем для событий 19.05.2009 и 19.06.2009. Значения относительной влажностиприведены по данным метеостанции аэропорта Якутск(http://meteocenter.net/UEEE_current.htm).5.2 Экспериментальное наблюдение увеличения скорости счета нейтронного монитора вовремя ударов молнийЗа период наблюдений с 2009 по 2013 гг. на стандартном нейтронном мониторе 24-NM64 Якутского спектрографа космических лучей были неоднократно зарегистрированызначительные изменения в скорости счета нейтронного монитора в период молниевых разрядов.Примеры таких всплесков приведены на рисунках 5.5, 5.6, 5.7.Пример всплесков в данных нейтронного монитора во время грозы 01.06.2012.
показанна рисунке 5.5. На графике приводятся минутные данные за сутки. Ближняя гроза наблюдаласьв окрестности нейтронного монитора между 7 и 8 часами UT (17-18 часов местного времени).Максимальное увеличение скорости счета для этой грозы достигло 8,9% от среднего уровня,что составило примерно 7 σ.150Рисунок 5.5. Пример всплеска в данных нейтронного монитора якутского спектрографакосмических лучей (http://ysn.ru/ipm ) во время грозы 01.06.2012. Всплеск наблюдается между07:00 и 08:00 UT Показаны данные с минутным разрешением за одни сутки.На рисунке 5.6 представлены две кривые: скорость счета нейтронного монитора (а) инапряженность электрического поля (б).
Время мировое (UTC). Из них видно, что во времямолниевого разряда в электрическом поле наблюдается характерный скачок, после которогополе восстанавливается до исходной величины в течение секунд и десятков секунд.Рисунок 5.6. Примеры всплесков в скорости счета стандартного нейтронного монитора 24-NM64 в момент молниевых разрядов во время гроз 08.06.2010 и 26.06.2010. Скорость счетанейтронного монитора (а), вариации напряженности электрического поля (б).Синхронно со скачком поля отмечается увеличение скорости счета стандартного нейтронногомонитора 24-NM-64 (в минутном разрешении данных). Следует отметить, что подобное151увеличение скорости счета обнаруживается не для каждого молниевого разряда, что хорошовидно из рисунка 5.6, и не для каждой грозы.В период наблюдения 2009-2013 гг. в окрестности Якутского нейтронного мониторазарегистрировано 66 гроз.
Из них, в 15 случаях зарегистрированы статистически значимыевариации в скорости счета нейтронного монитора. В них, средняя амплитуда всплесков вскорости счета превышала ошибку измерений на величину 5σ и более. Длительность каждоговсплеска составляла 1 минуту (максимальное разрешение данных нейтронного монитора 24NM-64 в Якутске), количество всплесков находилось в диапазоне от 1 до 9-11 в одной грозе,частота повторений определялась временем между молниевыми разрядами.Рисунок 5.7.
Распределение по годам количества гроз имеющих отклик в данных нейтронногомонитора.Распределение количества гроз по годам, имеющих отклик в нейтронной компоненте,показано на рисунке 5.7. Как видно из графика, количество таких гроз распределено по годамочень неравномерно. В 2009 г. и 2013 г. всплесков в скорости счета нейтронного монитора ненаблюдалось вообще.При прохождении грозового облака над пунктом наблюдения у поверхности землиотмечаются относительно медленные (десятки минут, часы) вариации электрического поля.Как было показано в главе 4, вариации приземного электрического поля, можно разделить напять основных типов в зависимости от возможной электрической структуры грозового облака:1 тип– в верхней части облака положительный заряд, в нижней – отрицательный (облакос положительной поляризацией);2 тип – в верхней части облака отрицательный заряд, в нижней положительный.
Облакос отрицательной поляризацией.1523 тип – облако имеет в верхней части положительный заряд, в нижней отрицательныйимеющий компактный положительный заряд в основании облака.4 тип – облако с положительной поляризацией, у которого положительный верхнийзаряд смещен относительно нижнего отрицательного.5 тип - облако с отрицательной поляризацией, у которого отрицательный верхний зарядсмещен относительно нижнего положительного.На рисунке 5.8 по наблюдениям 66 гроз за 2009-2013 гг. в стилизованном виде приведенаповторяемость типов вариаций напряженности электрического поля при прохождении грозовыхоблаков с различной электрической структурой над нейтронным монитором и повторяемостьтипов грозовых облаков во время прохождения, которых наблюдались всплески в скоростисчета нейтронного монитора.Наиболее часто наблюдаются вариации поля третьего типа (общая повторяемость 49,2%)и именно с данным типом вероятной структуры грозового облака связанны все случаи (общаяповторяемость 100%) наблюдения всплесков в данных нейтронного монитора.
Следуетдобавить, что в основном всплески в нейтронной компоненте наблюдались во второй половинегрозы, в момент прохождения над пунктом наблюдения компактного положительного заряда,локализованного в основании грозового облака – рисунок 5.6.Следует отметить две грозы, для которых удалось определить координаты места ударамолний (соответственно расстояние до нейтронного монитора), а также полярность молний.Первый случай: гроза 11.06.2011 г., во время которойотрицательные молниевыеразряды облако-земля вызывали увеличение скорости счета нейтронного монитора (рисунок5.9).
Для данной грозы удалось определить расстояние до места удара нескольких молнии пофотоснимкам (http://gallery.ykt.ru/photo/view/832534?qf=5154713 ), сделанным во время грозы.Три молнии, вызвавшие всплески в скорости счета нейтронов, ударяли на расстоянияхприблизительно 6,2 км, 5,8 км, 7,1 км от нейтронного монитора.Второй случай: гроза 12.06.2011, во время которой положительные молниевые разрядыпроисходили, преимущественно, в направлении от земли к облаку (восходящая молния),рисунок 5.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
