ҒС-ң Жер магнит өрісіндегі қозғалысы. Геомагниттік кесілу қатаңдығы. Ендіктік эффект

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

ҒС-ң Жер магнит өрісіндегі қозғалысы. Геомагниттік кесілу қатаңдығы. Ендіктік эффект.

Жерге бағытталған ғарыштық сәулелер , өз жолында, жердің магнит өрісіне тап болады. Егер магнит өрісінің аясынан шыға алса (магнит өрісін жарып отырып), онда атмосфераға тап болады. Жер ядросындағы электр тоғы мен күн желі магнит өрісін құрайды. Әлдеқайдан келетін ғарыштық сәулелер, магнит өрісінде күрделі траекториядан өтеді, энергиясы төмен болса атмосфераға жетпей қалуы мүмкін. Магнитосферадағы сүзгіш (фильтр), нейтронды монитор көмегімен, кезкелген орында ғарыштық сәулелердің спектрі мен ұшып келу бағытын анықтаудын мүмкіндігін береді.

КҒС-ң Жер орбитасындағы энергиялық спектрін анықтағанда ендік эффект , яғни ҒС қарқындылығының бақылау нүктесінің геомагниттік ендігіне тәуелділігін қолданcақ болады. Бұл тәуелділік геомагниттік кесілу қатаңдығына байланысты пайда болады. Жер магнит өрісін жеңіп, Жер бетіне дейін блегілі бір бағыттан келіп, жете алу үшін бөлшектің магнит қатаңдығы сол нүктенің сол бағыт үшін геомагниттік кесілу қатандығынан аз болмауы керек, ал егер ол аз болса, Жер магнит өрісі бөлшекті сол нүктеге дейін жібермейді. Негізі, бөлшектің магнит қатаңдығы дегеніміз, R=p _┴ c/Ze, мұндағы p _┴ - бөлшек импульсінің магнит өрісіне перпендикуляр құраушысы, Ze - оның заряды, ультрарелятивтік бөлшектер үшін ол сан жағынан бөлшектің бірлік зарядына сәйкес келетін энергиясына тең. Жер магнит өрісінің құрылысы, берілген (мысалы, тік) бағыт үшін геомагниттік кесілу қатандығы геомагниттік экваторда максимал (шамамен 17 ГВ) болады да, геомагнитттік полюстерге қарай 0-ге дейін азаяды(кемиді) . Яғни, вертикаль бағыттан Жер бетіне геомагниттік экватор аймағында жету үшін, бөлшек кемінде 17 ГВ магнит қатандығына ие болу тиіс, қатандықтары төмен бөлшектер экватордағы Жер бетіндегі нүктеге өтпейді, олар кесіледі дейді. Геомагнит полюстеріндегі Жер бетіндегі нүктелерге қатандықтары әртүрлі бөлшектер жете алады. Сонымен, Жер бетінде бақыланатын ҒС қарқындалығы полюстерден экваторға қарай азаяды. Геомагниттік ендіктер географиялықтарға жақын.

Күнде жарылыс болғанда Жерге соғады, сонда қақпандар бұзылады, қақпаннан шығады, атмосферамен әсерлеседі, сөйтіп жарқыл пайда болады(полярное сияние) .

21. ҒС-ң Жер орбитасындағы 10 ГэВ пен 10 ⁹ ГэВ аралығындағы энергиялық спектрі

Өте кең ~10 ¹⁰ және ~10 ¹⁸ эВ энергиялар аймағында Ғс-ң энергиялық спектрін дәрежелік функциямен сипаттауға болады: I(E) ~E ^-ϒ

ϒ- спектр көрсеткіші

~10 ¹⁰ -10 ¹⁵ эВ аймағындада ϒ=2. 7

~10 ¹⁰ -10 ¹⁸ эВ аймағындада ϒ=3. 2

~10 ¹⁵ ~10 ¹⁸ эВ аймағында спектр қатаңданады(дәреженің өсуі-спектр қатаңданады) .

~10 ¹⁵ эВ -та 1 бөлшек 1 секундта 1м ² -қа келеді.

~10 ¹⁸ эВ -та 1 бөлшек 1 жыл ішінде 1 км ² -қа келеді.

I(E) *E ^{2. 7} ~E ^{-2. 7} *E ^{2. 7}

Тізе ашылғаннан кейін алғашқы кезде ғалымдардың көбі бұл тізе алғашқы Ғс-те бақыланбайды, тек 2-ші реттік Ғс-те байқалады деді. Яғни, тізенің себебі: мұндай жоғарғы энергияларда әсерлесу қасиеттері атмосфераның төменгі энергияларында басқаша болады, тізе сол себептен болады деген болжам айтылды.

Тізенің атмосферамен байланысын бастапқыда жоққа шығарды. Бірақ кейіннен ғалымдардың болжамы бойынша тізенің атмосферамен байланысы бар деп ойлады.

Спектр тізесінің табиғаты әлі де анық белгісіз. Алғаш кездерде ғалымдардың бір жартысы “тізе алғашқы Ғс-те бақыланбайды, оның пайда болуы ҒС-ң Жер атмосферасымен әсерлесуі сипатының жоғары энергияларда өзгеруімен байланысты ” деп ойлады.

Қазіргі таңда ғалымдардың көбісі келіскен болжам-Тізенің пайда болуы мынамен байланысты: Галактиканың жалпы магнит өрісі бар, оның күш сызықтары шиыршықты тармақтар бойымен бағытталған.

Энергиялары 10 ¹⁵ эв-тен төмен бөлшектердің бұл өрістегі қозғалысының Лармор радиусы Галактикалық дискісінің қалыңдығынан аз болады да, Галактика ішінде қармалып(жиналып) қалады.

Ал энергиялары 10 ¹⁵ эв-тан жоғары бөлшектер Галактикалық дискінің қалыңдығынан көп болады. Галактикада ұсталып қалмайды, одан еркін, берік шыға алады. Сондықтан бұл бөлшектер Галактика ішінде жиналмайды және энергия көп болса, соғұрлым бөлшектер галактикадан оңай шығады. Энергия өсуімен бөлшектер қарқындылықтың азаюы тізеге дейінгі аймаққа қарағанда тез болады.

Аса жаңалардың жарылысы бөлшектерді үдете алады. Тізе болуының тағы бір себебі: Ғс-тың галактикадағы ең маңызды көздері болып табылатын жарылыстары кезінде бөлшектер ~10 ¹⁵ эв дейін үдете алады . Ал бұдан жоғары бөлшектердің көзі басқа болуы тиіс, бұрын олардың тегі галактикадан тыс болып табылады деп ойлаған ғалымдар, бірақ соңғы кезде қуаты аса жаңалардың қуаты 100 есеге дейін гипер жаңалар табылды. Бәрі бір тізе осы себептен болуы мүмкін.

22. Шекті жоғары энергиялы ҒС-ң энергиялық спектрі

Шекті жоғарғы энергиялы тіркелеген бөлшектердің саны өте аз болғандықтан (өйткені бұл аймақтағы Ғс-ң ағымдары өте төмен) бұл аймақты Ғс-ң қарқындылығын анықтаудың қателігі өте жоғары, бұл аймақтардағы спектрдің анықталмағандығы да өте жоғары болады да, әртүрлі қондырғылардың мәліметтердің қондырғылары сәйкес келмейді. Мұндай энергиялы бөлшектерді КАН-ды тіркеу арқылы зерттейтін қондырғылар белгілі заңдылықпен орындалған.

Неғұрлым аудан көп болса, соғұрлым қондырғының тиімділігі көп болады (бөлшектердің көп санын тіркей алады) .

Шамамен 40 жыл бойы Якутск пен Хайеропарк S=10 км ² ; Хайер, Агати қондырғылары қосылды. Соңғы жылдар ішінде Аргентинада француз обсерваториясы іске қосылды: S=1000 км ² ( S=100км ² -Хайгистің ауданы) . Қазіргі кезде одан да күшті жаңа обсерваториялар салынуда (Чилиде) .

Бұл қондырғы көмегімен оның алдындағы 100 жыл ішінде шекті жоғарғы энергиялы бөлшектер тіркелді, бірнеше жыл ішінде 30 шақты қондырғы тіркелді. Аталған қондырғыдан алынған мәліметтер бір- біріне сәйкес келмейді, кейде қарама- қарсы шығады. Мысалы, Якутск мәліметтері бойынша шамамен 10 ²⁰ эВ аймағында бөлшектердің қарқындылығы азая бастайды, Агати қондырғысы бойынша қарқыныдылық өсе бастайды. Пьер Оже қондырғысының мәліметтері Якутскке ұқсас(азаяды) .

Жалпы теориядан Гразин-Зацепин-Кузьмин (ГЗК) көрсеткендей шекті жоғарғы энергиялы протондар барлық әлемді толтыратын спектрі абсолют қара денеге ұқсас, жоғары изотропия тән, шамамен Т=3K реликтілік қара денелермен әсерлесіп пиондарды фототудыру себебінен немесе нәтижесінде шамамен энергиясы~ 10 ¹⁹ эв дейін азайту тиіс(бұл энергия осы реакцияның(p+ ϒ→p+π) энергиялық табалдырығы(яғни, протон энергиясы 10 ¹⁹ эв аз болса пионды тудыру үшін энергия жеткіліксіз болады ) ) және де бұл реакцияға қатысты протонның еркін жол ұзындығы шамамен 50Мпк(біздің галак. 15МПк), яғни қашықтықта орналасса, онда бұл реакцияға ұшырап энергиясын жоғалтып бізге энергиясы ~10 ¹⁹ аз болып келеді. 10 ¹⁹ -ГЗК табалдырығы

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.