23.Солнечные космические лучи Солнечные космические лучи

- поток заряженных частиц, ускоряемых до высоких энергий в верхней части атмосферы Солнца во время солнечных вспышек (см. Вспышки на Солнце). С.к.л. регистрируются у Земли в виде внезапных резких повышений интенсивности космич. лучей на фоне галактических космических лучей (см. Космические лучи). Полученный из наблюдений верхний предел энергии частиц С.к.л.   эВ. Нижняя граница их энергии неопределенна (E_K < 10⁶ эВ). Во время некоторых вспышек она опускается ниже 10⁵ эВ, т.е., по существу, смыкается с верхней границей энергии частицсолнечного ветра. Условно принятый нижний предел энергии С.к.л. составляет 10⁵-10⁶ эВ. При меньших энергиях поток частиц приобретает св-ва плазмы, для к-рой уже нельзя пренебрегать эл.-магн. взаимодействием частиц между собой и с межпланетным магн. полем.

Осн. долю С.к.л. составляют протоны с E_K > 10⁶ эВ, имеются также ядра с зарядом   (вплоть до ядер ²⁸Ni) и энергией E_K от 0,1 до 100 МэВ/нуклон, электроны с   кэВ (экспериментальный предел). Зарегистрированы заметные потоки дейтронов ²H, установлено наличие трития ³H и осн. изотопов C, O, Ne и Ar. В нек-рых вспышках генерируется значит. количество ядер изотопа ³He. Относительное содержание ядер с   в основном отражает состав солнечной атмосферы, тогда как доля протонов меняется от вспышки к вспышке. Распределение С.к.л. по энергиям и зарядам у Земли определяется механизмом ускорения частиц в источнике (солнечная вспышка), особенностями их выхода из области ускорения и условиями распространения в межпланетной среде. Форма спектра С.к.л. в источнике во всем диапазоне их энергий пока надежно не установлена. По-видимому, она неодинакова в различных интервалах энергии: при описании дифференциального энергетич. спектра степенной ф-цией   показатель   по мере уменьшения энергии уменьшается (спектр становится более пологим). В межпланетных магн. поляхспектр заметно трансформируется со временем (значение   увеличивается), но остается круто падающим, т.е. число частиц быстро уменьшается с ростом энергии. Показатель спектра в истонике может менятся от события к событию в пределах   в зависимости от мощности СПС и рассматриваемого интервала энергий, а у Земли - соответственно в пределах  .

Мощные потоки быстрых частиц в период солнечных вспышек могут создавать серьезную опасность для экипажей, солнечных батарей и электронного оборудования КА в межпланетном пространстве. Установлено, что наибольший вклад в суммарную дозу вносят солнечные протоны с энергией   эВ. Частицы меньших энергий эффективно поглощаются обшивкой КА.

24. Проблемы солнечных нейтрино

Нейтрино - нейтральная фундаментальная частица с полуцелым спином, участвующая только в слабом и гравитационном взаимодействиях и относящаяся к классу лептонов.

Нейтрино малой энергии чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом: так, нейтрино с энергией порядка 3—10 МэВимеют в воде длину свободного пробега порядка 10¹⁸ м (около 100 св. лет). Каждую секунду через площадку на Земле площадью в 1 см² проходит около 6×10¹⁰ нейтрино, испущенных Солнцем^[1], однако их влияние на вещество практически никак не ощущается. В то же время нейтрино высоких энергий успешно обнаруживаются по их взаимодействию с мишенями.

Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце. Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название «проблема солнечных нейтрино» и более 30 лет было одной из загадок солнечной физики.

Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую термоядерную активность (а, значит, и температуру) в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино).

Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь, то есть различные виды нейтрино могут преобразовываться друг в друга; это так называемые нейтринные осцилляции, в пользу которых свидетельствуют наблюдения солнечных нейтрино и угловой анизотропии атмосферных нейтрино, а также проведённые в начале этого века эксперименты с реакторными и ускорительными нейтрино.

Кроме того, существование нейтринных осцилляций напрямую подтверждено опытами в Садбери, в котором были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортови было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно «нейтринные осцилляции»), так и в солнечном веществе.