Μελέτη και Μοντελοποίηση των Μειώσεων Forbush της έντασης της Κοσµικής Ακτινοβολίας

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Μελέτη και Μοντελοποίηση των Μειώσεων Forbush της έντασης της Κοσµικής Ακτινοβολίας"

Θεοδοσία Μαυρογένης
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών Οµάδα Κοσµικής Ακτινοβολίας Μελέτη και Μοντελοποίηση των Μειώσεων Forbush της έντασης της Κοσµικής Ακτινοβολίας Χ. Πλαϊνάκη, Α. Παπαϊωάννου, Ε. Μαυροµιχαλάκη Τοµέας Πυρηνικής Φυσικής & Στοιχειωδών Σωµατιδίων Τµήµα Φυσικής, Πανεπιστήµιο Αθηνών 10o Κοινό Συνέδριο Ελλήνων & Κυπρίων Φυσικών 2/3/2007

2 Σύνοψη παρουσίασης: Κοσµική Ακτινοβολία Σταθµός Καταµέτρησης του Πανεπιστηµίου Αθηνών Ηλιακή ιαµόρφωση Μειώσεις Forbush της έντασης κοσµικής ακτινοβολίας Μοντελοποίηση µειώσεων Forbush Συµπεράσµατα

3 Κοσµικές Αλληλεπιδράσεις Ακτίνες: από το Σύµπαν UHECR στη + CMBR Γη Πηγές Eξωτικές διαδικασίες Επιτάχυνση Ηλιακή ιαµόρφωση Εισέρχεται στο Ηλιακό Σύστηµα Γεωµαγνητικό Κατώφλι Ατµόσφαιρα Stochaj, 2001

4 Πρωτογενής Κοσµική Ακτινοβολία Ροή των Κοσµικών Ακτίνων J(E) = k E -γ 1 σωµατίδιο /m 2 /sec Γόνατο (Κnee) 1 σωµατίδιο/m 2 /χρόνο J(E) = k E -γ 90 % πρωτόνια 9 % σωµάτια α 1 % βαρύτεροι πυρήνες Eνέργειες: ev Αστράγαλος (Ankle) 1 σωµατίδιο/km 2 /χρόνο ev: γ ~ 1, ev: γ ~ 2,2 > ev: γ ~ 1,6

5 ευτερογενής Κοσµική Ακτινοβολία 80 % µιόνια 18 % ηλεκτρόνια 1-2 % πρωτόνια & νετρόνια Πρωτογενής Κοσµική Ακτινοβολία από το ιάστηµα ευτερογενής Κοσµική Ακτινοβολία στην Ατµόσφαιρα Μόριο αέρα 0 π 2γ γ e + e π µ + ν µ π µ + ν µ µ ν ν + + e + e + µ µ + ν + ν e e µ ΗΚοσµική Ακτινοβολία φτάνει στον σταθµό Σταθµός Καταµέτρησης Νετρονίων Simpson, 2000

53 GV Σταθµός καταµέτρησης της Κοσµικής Ακτινοβολίας του Εθνικού & Καποδιστριακού

6 Tύπος Γεωγραφικό πλάτος Γεωγραφικό µήκος Υψόµετρο Πίεση Γεωµαγνητικό Κατώφλι υσκαµψίας Super 6NM ' N ' E 260m 968mbar 8.53 GV Σταθµός καταµέτρησης της Κοσµικής Ακτινοβολίας του Εθνικού & Καποδιστριακού Πανεπιστηµίου Αθηνών Ιστοσελίδα του σταθµού της Αθήνας που παρέχει δεδοµένα σε πραγµατικό χρόνο (real time)

7 Παγκόσµιο Κέντρο Λήψης & Επεξεργασίας εδοµένων του Πανεπιστηµίου Αθηνών 21 σταθµοί πραγµατικού χρόνου!

8 Ηλιακή ιαµόρφωση

9 Ηλιακή έκλαµψη (Solar Flare) Στεµµατική Εκροή Μάζας Coronal Mass Ejection (CME) Cane 2000; Harisson 1995; Hundhausen 1999

10 Μειώσεις Forbush της έντασης της κοσµικής ακτινοβολίας Forbush, 1958

11 Χαρακτηριστικά Μειώσεων Forbush Ηλιοσφαιρικό φαινόµενο: Περιλαµβάνει µεταβολές της πυκνότητας και της ανισοτροπίας των Κοσµικών Ακτίνων ιακρίνονται δυο τύποι µειώσεων Μη περιοδικές µειώσεις Απότοµη έναρξη Φτάνουν στο µέγιστο σε µια µέρα Έχουν σταδιακή επαναφορά Σχετίζονται µε CMEs Σποραδικές µειώσεις Σταδιακή έναρξη Συµµετρικό προφίλ Σχετίζονται µε Ηλιακό άνεµο µεγάλης ταχύτητας Lockwood, 1971

12 Πρόσφατα µοντέλα για τις µειώσεις Forbush To µοντέλο Alania Wawrzynczak (2005) στηρίζεται στις Συναρτήσεις Σύζευξης Πρωτογενούς & ευτερογενούς κοσµικής ακτινοβολίας Συνάρτηση Σύζευξης Alania 2005 ; Wawrzynczak 2006

13 Πρόσφατα µοντέλα για τις µειώσεις Forbush I. εν πραγµατοποιεί αναλυτικό υπολογισµό των συναρτήσεων σύζευξης (δέχεται εµπειρικές τιµές) II. Για το φάσµα των Γαλαξιακών Κοσµικών Ακτίνων δεν λαµβάνει το ίδιο πλάτος για όλους τους σταθµούς III. Υπολογιστικά δεν χρησιµοποιεί κατάλληλη αλγοριθµική µέθοδο

14 Το µοντέλο Forbush Decreases (FORD) [Οµάδα Κοσµικής Ακτινοβολίας Πανεπιστηµίου Αθηνών] Α) Χρησιµοποιεί αναλυτική έκφραση για τις συναρτήσεις σύζευξης (Clem & Dorman, 2000) DRt (, ) δ N( R ( t), h ( t), t)/ N = W ( R, R) dr c o o i co D0 ( R) Rco 0 WR (, Rh, ) = R R co o ( kh i( o) + 1) kh ( o) kh ( o) 1 ah ( o) kh ( o) R exp( ah ( o) R )(1 exp( ah ( o) Rco )) R> Rco co

15 Οι συναρτήσεις σύζευξης διαφοροποιούνται 1) ανά διαφορετική ενεργειακή περιοχή 2) ανά περίοδο ηλιακής δραστηριότητας WRhdR (, ) W ( R, h) dr, R 2.78GV T 3.17 = E W ( R = 2.78 GV, h) dr, R < 2.78GV 2GeV W R h t a k a R R 1 (,, 0) ( 1) exp( k + T = ) k Belov & Struminsky 1997

16 Γραφική Απεικόνιση των Συναρτήσεων Σύζευξης Plainaki et al., 2006

17 Β) Η υπολογιστική µέθοδος του FORD Το µη γραµµικό πρόβληµα βελτιστοποίησης που προκύπτει επιλύεται µε τον αλγόριθµο: Gauss-Newton-Levenberg- Marquardt (GNLM) (1973) οπλέον αξιόπιστος τρόπος αντιµετώπισης προβληµάτων αυτού του είδους

18 Τα γεγονότα του Νοεµβρίου /11 15: 30 UT 24/11 22:06 UT 25/11 01:38 UT Cane 2000

20 Αποτελέσµατα του Μοντέλου FORD N No NN / o = 100 N o

21 Εξέλιξη του φασµατικού δείκτη πιο σκληρό φάσµα άφιξη όλο και πιο ενεργητικών σωµατίων

22 Συµπεράσµατα του µοντέλου FORD Κατά την αρχική φάση του φαινοµένου το φάσµα δυσκαµψίας είναι σχετικά µαλακό (γ~-5). Σταδιακά το φάσµα γίνεται πιο σκληρό γεγονός που φανερώνει την άφιξη όλο και περισσότερο ενεργητικών σωµατίων. Σύµφωνα µε το µοντέλο FORD η διαδικασία δηµιουργίας των ανωµαλιών πρέπει να είχε ολοκληρωθεί µέσα στην περίοδο 27/11-30/11.

23 Πρόβλεψη γεγονότων µειώσεων Forbush Προσδιορισµός της έναρξης της µείωσης Forbush της έντασης της Κ.Α. από τα δεδοµένα των µετρητών νετρονίων του παγκόσµιου δικτύου «πραγµατικού χρόνου» Αριθµητική πρόγνωση των αναµενόµενων ροών σωµατίων στις διάφορες ενεργειακές περιοχές στο ύψος των δορυφόρων και του χρόνου των αντίστοιχων µεγίστων. Σύγκριση µε τις παρατηρήσεις, όπου είναι δυνατόν. Πρόγνωση της εξέλιξης του φαινοµένου και πιθανής έναρξης νέου µε βάσητα δεδοµένα των µετρητών νετρονίων και των δορυφόρων.

24 Ευχαριστούµε Η εργασία αυτή πραγµατοποιήθηκε στα πλαίσια του προγράµµατος ΠΥΘΑΓΟΡΑΣ ΙΙ

Σχετικά έγγραφα

Μελέτη και Μοντελοποίηση των Μειώσεων Forbush της Έντασης της Κοσμικής Ακτινοβολίας

10 ο Κοινό Συνέδριο Ελλήνων και Κυπρίων Φυσικών, Κέρκυρα, Μάρτιος 2007 Μελέτη και Μοντελοποίηση των Μειώσεων Forbush της Έντασης της Κοσμικής Ακτινοβολίας Χ. Πλαϊνάκη, Α. Παπαϊωάννου, Ε. Μαυρομιχαλάκη