Прогноз модуляции космических лучей с жесткостью 10 ГВ в 25-м цикле солнечной активности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе прогноза параметров солнечной активности и разработанной нами модели модуляции галактических космических лучей выполнен прогноз вариаций космических лучей в 25-м цикле солнечной активности. В основе прогноза потока космических лучей лежит корреляционная связь с числом солнечных пятен (однопараметрическая модель) или с набором солнечных (в основном, магнитных) параметров (многопараметрическая модель). Прогноз числа солнечных пятен был взят из опубликованных данных, прогноз других солнечных параметров выполнен в работе. Показано, что вариации космических лучей за три года текущего 25-го цикла в целом не противоречат прогнозам и говорят о том, что 25-й цикл солнечной активности ожидается незначительно более активным по сравнению с 24-м циклом солнечной активности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Г. Янке

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: yanke@izmiran.ru
ORCID iD: 0000-0001-7098-9094
Россия, Москва, Троицк

А. В. Белов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: yanke@izmiran.ru
ORCID iD: 0000-0002-1834-3285
Россия, Москва, Троицк

Р. Т. Гущина

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: yanke@izmiran.ru
ORCID iD: 0000-0002-5247-7404
Россия, Москва, Троицк

П. Г. Кобелев

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: kobelev@izmiran.ru
ORCID iD: 0000-0002-9727-4395
Россия, Москва, Троицк

Л. А. Трефилова

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: yanke@izmiran.ru
ORCID iD: 0000-0002-2563-5550
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Белов А.В., Гущина Р.Т., Обридко В.Н., Шельтинг Б.Д., Янке В.Г. Прогноз и эпигноз долгопериодных вариаций космических лучей на основе различных индексов солнечной активности // Изв. РАН. Сер. физ. 2005. Т. 69. № 6. С. 890—892.
  2. Белов А.В., Гущина Р.Т. Индекс долговременного влияния спорадической солнечной активности на модуляцию космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58. № 1. С. 3—10. https://doi.org/10.7868/S0016794018010030
  3. Белов А.В., Гущина Р.Т., Янке В.Г. Вариации космических лучей в 23—24 циклах солнечной активности по данным мировой сети станций космических лучей // Тр. конф. “Астрономия-2018”. ГАИШ МГУ. 22—26 октября 2018. 2018. Т. 2. С. 27—30. https://doi.org/10.31361/eaas.2018-2.006
  4. Гущина Р.Т., Белов А.В., Янке В.Г. Спектр долгопериодных вариаций в минимуме солнечной активности 2009 // Изв. РАН. Сер. физ. 2013. Т. 77. № 5. С. 577—580. https://doi.org/10.7868/S0367676513050244
  5. Гущина Р.Т., Белов А.В., Тлатов А.Г., Янке В.Г. Корональные дыры в долговременной модуляции космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. T. 56. № 3 C. 275—282. https://doi.org/10.7868/S0016794016030068
  6. Дорман Л.И. Вариации космических лучей и исследование космоса М.: Изд-во РАН СССР, 1963. 1027 с.
  7. Емелин А. Справочник. 2023. http://mathprofi.net
  8. Ишков В.И. Текущий 25 цикл солнечной активности: начальный этап // Физика плазмы в солнечной системе. 2022.
  9. Ишков В.Н. Итоги и уроки 24 цикла — первого цикла второй эпохи пониженной солнечной активности // Астрон. журн. 2022. Т. 99. № 1. С. 54—69. https://doi.org/10.31857/S0004629922020050
  10. Колданов А.П., Колданов П.А. Теория вероятностей и математическая статистика. Изд. дом ВШЭ, 2023. 248 c. https://doi.org/10.17323/978-5-7598-2544-9
  11. Крымский Г.Ф. Дифференциальный механизм суточной вариации космических лучей // Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4. № 6. С. 977—986.
  12. Крымский Г.Ф., Кузьмин А.И., Кривошапкин П.А. Космические лучи и солнечный ветер. Новосибирск: Наука, 1981. 224 с.
  13. Крымский Г.Ф., Кривошапкин П.А., Герасимова С.К., Григорьев В.Г., Мамрукова В.П. Модуляция космических лучей гелиосферным нейтральным слоем // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41. № 4. С. 444—449.
  14. Любимцев О.В., Любимцева О.Л. Линейные регрессионные модели в эконометрике. 2016. https://bibl.nngasu.ru/electronicresources/uch-metod/economic_statistics/859984.pdf
  15. Янке В Г., Белов А.В., Гущина Р.Т. О долговременной модуляции космических лучей в 23—24 циклах солнечной активности // Изв. РАН. Cер. физ. 2021. Т. 85. № 9. C. 1354—1357. https://doi.org/10.31857/S0367676521090350
  16. Янке В.Г., Белов А В., Гущина Р.Т. Вариации космических лучей разной энергии в минимумах циклов солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 2022. Т. 62. № 4. С. 426—435. https://doi.org/10.31857/s0016794022040174
  17. Янке В.Г., Белов А.В., Гущина Р.Т., Кобелев П.Г., Трефилова Л.А. Об остаточной модуляции галактических космических лучей в гелиосфере // Космич. исслед. 2023. Т. 61. № 1. C. 43—51. https://doi.org/10.31857/S0023420622060115
  18. Bajaj A. Time Series Prediction: How is it different from other machine learning? https://neptune.ai/blog/time-series-prediction-vs-machine-learning. 2023.
  19. Cliver E.W., Ling A.G. The Floor in the Solar Wind Magnetic Field Revisited // Sol. Phys. 2011. V. 274. P. 285—301. https://doi.org/10.1007/s11207-010-9657-6
  20. Cliver E.W., von Steiger R. Minimal Magnetic States of the Sun and the Solar Wind: Implications for the Origin of the Slow Solar Wind // Space Sci. Rev. 2017. V. 210. P. 227—247. https://doi.org/10.1007/s11214-015-0224-1
  21. Hathaway D.H. The Solar Cycle // Living Rev. Sol. Phys. 2015. V. 12. Article number 4. https://doi.org/10.1007/lrsp-2015-4
  22. Krainev M.B., Gvozdevsky B.B., Kalinin M.S., Aslam O.P.M., Ngobeni M.D., Potgieter M.S. On the solar poloidal magnetic field as one of the main factors for maximum GCR intensity for the last five sunspot minima // Proc. 37th ICRC. Berlin, Germany, July 12–23, 2021. PoS(ICRC2021)1322. 2021.
  23. Labonville F., Charbonneau P., Lemerle A. A dynamo-based forecast of solar cycle 25. // Sol. Phys. 2019. V. 294. Article № 82. https://doi.org/10.1007/s11207-019-1480-0
  24. Li F., Kong D., Xie J., Xiang N., Xu J. Solar cycle characteristics and their application in the prediction of cycle 25 // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 181 P. 110—115. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.10.014
  25. Martucci M., Munini R., Boezio M., et al. Proton Fluxes Measured by the PAMELA Experiment from the Minimum to the Maximum Solar Activity for Solar Cycle 24 // The Astrophysical Journal Letters. 2018. V. 854. L2. № 1. https://doi.org/10.3847/2041-8213/aaa9b2
  26. Miao J., Wang X., Ren T., Li Z. Prediction verification of solar cycles 18—24 and a preliminary prediction of the maximum amplitude of solar cycle 25 based on the Precursor Method // RAA, 2020. V. 20. № 1. Article № 004. https://doi.org/10.1088/1674-4527/20/1/4
  27. Nandy D. Progress in solar cycle predictions: Sunspot cycles 24—25 in perspective // Sol. Phys. 2021. V. 296. Article ID 54. https://doi.org/10.1007/s11207-021-01797-2
  28. NASA/NOAA Predicted-sunspot-number-and-radio-flux // Space weather prediction center. 2019. https://www.spaceweatherlive.com/ru/solnechnaya-aktivnost/solnechnyy-cikl.html https://www.swpc.noaa.gov/products
  29. Obridko V.N., Shelting B.D. Structure of the heliospheric current sheet as considered over a long time interval (1915—1996) // Solar Phys. 1999. V. 184. № 1. P. 187—200. https://doi.org/10.1023/A:1005041329043
  30. Parker E.N. Cosmic ray modulation by solar wind // Physical Reviews. 1958. V. 110. P. 1445. https://doi.org/10.1103/PhysRev.110.1445
  31. Parker E.N. Interplanetary dynamical processes. New York: Interscience Publishers, 1963. 272 p.
  32. Parker E.N. The passage of energetic charged particles through interplanetary space // Planetary and Space Sciences. 1965. V. 13. P. 9—49. https://doi.org/10.1016/0032-0633(65)90131-5
  33. Pesnell W.D. Solar Cycle Predictions (Invited Review) // Solar Phys. 2012. V. 281. P. 507—532. https://doi.org/10.1007/s11207-012-9997-5
  34. Pesnell W.D., Schatten K.H. An Early Prediction of the Amplitude of Solar Cycle 25 // Sol. Phys. 2018. V. 293. Article № 112. https://doi.org/10.1007/s11207-018-1330-5
  35. Petrovay K. Solar cycle prediction // Living Rev. Sol. Phys. 2020. V.17. Article № 2. https://doi.org/10.1007/s41116-020-0022-z
  36. Rankin J.S., Bindi V., Bykov A.M., Cummings·A.C., Torre S.D., Florinski V., Heber B., Potgieter M.S., Stone E.C., Zhang M. Galactic Cosmic Rays Throughout the Heliosphere and in the Very Local InterstellarMedium // Space Science Reviews. 2022. V. 218. Article № 42. https://doi.org/10.1007/s11214-022-00912-4
  37. Rob J.H., Athanasopoulos G. Forecasting: principles and practice. Australia: Monash University, 2014. https://otexts.com/fpp2
  38. Sarp V., Kilcik A., Yurchyshyn V., Rozelot J., Ozguc A. Prediction of Solar Cycle 25: a non-linear approach // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 2018. V. 481. № 3. P. 2981—2985. https://doi.org/10.1093/mnras/sty2470
  39. Shi X., Fu H., Zhenghua Huang Z., et al. The Solar Cycle Dependence of In Situ Properties of Two Types of Interplanetary CMEs during 1999—2020 // The Astrophysical Journal. 2022. V. 940. Article № 103. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac9b20

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Разброс прогнозируемого максимального числа солнечных пятен для 25-го солнечного цикла. Квадраты — прогнозируемые значения по данным NOAA/NASA [NASA/NOAA, 2019] и работы [Pesnell et al., 2018].

Скачать (114KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Наблюдаемые (среднемесячные и 13-месячные сглаженные для 23-го и 24-го циклов) и прогнозируемые числа солнечных пятен из работ [NASA/NOAA, 2019] и [Pesnell et al., 2018]. Точки — средние значения числа солнечных пятен, полученные для всего наблюдательного периода.

Скачать (107KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Измеренные (или вычисленные) и прогнозируемые эмпирическим (25-й цикл) и ARIMA методами (25 и 26-й циклы) параметры СА.

Скачать (267KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграмма рассеяния и линия регрессии системы линейных уравнений (2).

Скачать (99KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вклад в вариацию космических лучей различных параметров солнечной активности многопараметрической модели вариаций (верхняя панель) и долговременной ход наблюдаемой и моделируемой вариации и их невязка (нижняя панель). В левой части каждой панели показаны вычисленные величины, в правой части — прогнозируемые величины вклада различных факторов для 25-го цикла СА (серая заливка).

Скачать (292KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сравнение наблюдаемых до июля 2023 г. вариаций галактических космических лучей и прогнозируемых разными моделями вариаций для 25-го цикла СА. На правой шкале даны интенсивности галактических КЛ для различных фаз СА.

Скачать (60KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024