Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru







ДОКЛАД ИКИ_2013


Длительные Варианты СОЛНЕЧНОГО КОРПУСКУЛЯРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Г.С.Ануфриев

Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург

anufriev.mass1@mail.ioffe.ru


Инструкция

Проведена реставрация потоков водорода и изотопов гелия в солнечном ветре на долговременной шкале Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru времени от реального времени до 600 миллионов годов назад. В качестве начальных данных в процедуре реставрации применены концентрации изотопов гелия и неона, приобретенные при изотопном анализе в образчиках лунного грунта Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru, доставленного автоматическими станциями Луна-16 и -24. Обнаруженные сильные всплески концентрации гелия в части исследованных лунных образцов связаны с солнечными потоками, вызванными выбросами корональной массы (CME). Применены также спутниковые данные о современных потоках водорода и гелия Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru. Дискуссируются аргументы в пользу полицикличности солнечной активности на долговременной шкале времени.


^ Ключевики: лунный грунт, солнечный ветер, варианты потоков, корональные выбросы массы (CME),.


ВВЕДЕНИЕ


Солнечная атмосфера, именуемая солнечной короной, из-за высочайшей температуры Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru не удерживается гравитационным притяжением Солнца и безпрерывно расширяется в галлактическое место, заполняя солнечной плазмой фактически весь объём галлактики. Высочайшая проводимость плазмы и имеющиеся магнито-динамические солнечные процессы приводит к тому, что плазменный Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru поток уносит с собой отчасти солнечное магнитное поле, которое именуется «вмороженным» магнитным полем и которое по закону Лоренца принуждает ионы плазмы двигаться повдоль силовых магнитных линий. Этот поток плазмы сначала предсказанный а потом Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru установленный экспериментально с помощью специального оборудования на галлактических аппаратах именуется солнечным ветром и состоит в главном из ядер водорода(~ 96%) и гелия(~ 4%). Солнечный ветер по различному повлияет на тела галлактики (планетки Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru, спутники, астероиды, кометы): он обтекает тела, имеющие собственное магнитное поле, как, к примеру, Земля и внедряется в поверхность тел (как, к примеру, Луна, Марс и др.).

Еще не издавна (приблизительно до 90-ых годов прошедшего Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru столетия) числилось, что солнечный ветер состоит из квазистационарных стремительных (>550 km/s) потоков плазмы(CH) из корональных дыр и потоков неспешного (<450 km/s) ветра (IS), не связанного с корональными дырами. Потом внимание исследователей Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru было обращено на потоки солнечной плазмы, вызванные выбросами (извержением) корональной массы (CME). Процесс этих выбросов имеет огромный масштаб: выброшенный кусок корональной плазмы по величине нередко сравним с солнечным радиусом. Этот Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru «плазменный фрагмент» после отрыва от поверхности Солнца удерживается вмороженным магнитным полем, которое теряет генетическую связь с солнечным магнитным полем, что послужило основанием именовать эту плазму, распространяющуюся от Солнца, магнитными тучами. Магнитные облака, достигая Земли, деформируют Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru земную магнитосферу, сплющивая наветренную сторону, и сформировывают вытянутый «хвост» магнитосферы с подветренной стороны. В итоге с наветренной стороны при пересоединении магнитных силовых линий магнитного облака и Земли появляются «открытые» силовые полосы, действие Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru магнитного экрана Земли несколько слабеет и солнечная плазма в большей мере внедряется в земную атмосферу. Исследования процесса выбросов корональной массы (CME) на галлактических аппаратах проявили, что выбросы (CME), состоящие Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru, в главном из протонов, содержат много гелия (до 30% и поболее) [1] по сопоставлению с содержанием гелия ( 4%) в квазистационарных потоках [2-3] CH и SI. Все это происходит в больших широтах [4].Но, в главном, жесткое солнечное излучение Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru задерживается магнитосферой, Сразу магнитосфера прозрачна для световых и термических солнечных потоков. Такое избирательное действие магнитосферы по отношению к солнечному (и галлактическому излучению) явилось нужным условием появления и развития земной жизни.

Взаимодействие Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru солнечного ветра и магнитных туч с телами галлактики находится в стадии исследования. Особые пробелы в познаниях этого вопроса находится на долгих временных шкалах, не доступных спутниковым исследованиям, Новые способности получения инфы о длительных Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru вариациях солнечного корпускулярного излучения предоставляет Луна, существующая около 4,5 млрд лет.

Реставрация старых солнечных корпускулярных потоков было начато с исследования образцов колонок лунного грунта, доставленного автоматическими станциями «Луна-16 и Луна-24» в 1970, 1976 году из разных Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru регионов Луны: Моря Обилия [5] и Моря Кризисов [6]. Колонки отличались по различным характеристикам [5,6], в том числе по длине: соответственно 35 см и 160 см. При проведении реставрации потоков солнечных протонов и изотопов гелия в Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru качестве начальных данных применены концентрации изотопов гелия и неона, приобретенные при изотопном анализе газов в образчиках лунного грунта. Повышенное внимание было уделено исследованиям длинноватой колонки. Эталоны отбирались с разных уровней 1,6 метровой колонки лунного грунта Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru. Направленность предпринятых исследовательских работ принципиальна как для определения длительных вариантов солнечных потоков, так и для осознания происхождения и эволюции галлактики. Очень нужны также эти данные для суждений о перераспределении вещества Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru центральной звезды – Солнца в прошедшем меж протопланетами, спутниками, астероидами, галлактической пылью. Следует знать также хим и изотопный состав Солнца, содержащего приблизительно 90% материи галлактики, также эволюцию этих составов во времени.

Ранее делались пробы установить хим Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru и изотопный состав Солнца методом исследования соотношений разных солнечных изотопов в метеорах. Проблем на этом пути много. Мы попробовали установить эволюцию солнечного корпускулярного излучения методом исследования образцов лунного грунта [7,8]. Понятно Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru, что солнечный ветер состоит в главном из ядер водорода. В предстоящем – просто «из водорода». Как следует, в лунном грунте необходимо находить водород, Но, как оказывается, на Луне водорода, фактически, нет Дело, возможно, в Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru особенностях водорода и в высочайшей температуре (~120 0C) на освещаемой и облучаемой Солнцем лунной поверхности. Задачка представляется неразрешимой. Дело выручает гелий, который по распространенности занимает в корпускулярном потоке Солнца 2-ое место и его Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru богатство в потоке связано с множеством водорода. Таким макаром, исследуя в грунте изотопный состав химически нейтрального гелия, мы можем получить информацию о солнечных потоках гелия и водорода в прошедшем, также об Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru их вариациях. Другими словами возникает возможность получить принципиальные характеристики заблаговременно неведомой инфы о прошлой долговременной работе Солнца как природного термоядерного реактора. Результаты, возможно, будут нужны также для более детализированной систематики метеоритных и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru планетных данных.

При реконструкции потоков гелия и водорода не считая наших данных о вариациях солнечно-ветрового гелии по глубине лунной колонки, применены также размещенные данные, приобретенные при проведении тестов с галлактическими аппаратами Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru Genesis,[9-11], ACE/SWICS [10-12], миссиями APOLLO [13], и другие современные спутниковые данные [1,2]. Весомым результатом этих исследовательских работ, возможно, является обнаружение гелиевых вариантов в итоге вклада в солнечный ветер потока гелия [1,9,12], вызванного вариантами числа и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru интенсивности процесса выбросов корональной массы (CME).


^ Способ ДАТИРОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ЛУННОГО ГРУНТА


Для расшифровки инфы, скопленной лунным грунтом (реголитом) нужно познание возраста грунта. Но методы определения скорости скопления реголита не разработаны. Это ведет Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru к тому, что до сих пор нет количественных моделей, описывающих механизмы формирования реголита. Тут мы попытаемся количественно найти скорость скопления реголита на базе формального рассмотрения реголита в качестве осадочной (обломочной) породы, находящейся в стадии неизменного Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru скопления. Как было показано [14], скорость скопления (аккумулирования) осадочной породы a определяется потоком F(I) определенного изотопа-трассера, его концентрацией I и плотностью материала r. Выражение просит всепостоянства потока F(I) и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru условия ненарушенности стратиграфии изучаемой породы.

(1)

В качестве изотопа – трассера целенаправлено избрать какой-либо космогенный изотоп, образующийся в реголите при воздействии на него галактических галлактических лучей (ГКЛ). Нередко посреди набора разных космогенных изотопов Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru [5,6] предпочтение отдается космогенному неону 21Nec. Космогенные изотопы образуются под действием галлактических лучей в ядерных реакциях с атомами мишени. Расход атомов мишени при образовании [ 5,6,15] космогенных изотопов ничтожен (~10-8 см3 /г за миллион лет). Это позволяет Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru в рассматриваемой модели условно считать, что не галлактические лучи внедряются в реголит, а внедряется поток космогенных изотопов.. По метеоритным данным известна производительность (скорость образования) космогенных изотопов Р(I) галлактическими лучами, размерность Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru которой см3 /г 106 лет. Из функции производительности можно получить плотность условного потока этого изотопа (2) на площадь в 1 см2:

F(I)=Р(I) ρh, (2)

где h – толщина слоя реголита, в каком Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru генерируются космогенные изотопы под действием галлактических лучей. При получении величины скорости образования космогенных изотопов пользуются метеоритными данными и модельными расчетами [5,7], позволяющими найти количество космогенных изотопов, образующихся при облучении в толще мишени. Используя Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru (2) получим из (1) для скорости скопления (аккумулирования) соотношение:

(3)

Величина h может быть определена из модельных тестов и расчетов, сообщенных в работе [16]. Мы воспользуемся таковой линейной аппроксимацией этих результатов, которая сохраняет равенство величины производительности космогенного неона 21Nec Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru с величиной, которая определяется представленной в работе [16] нелинейной зависимостью. Для «Луны-24» получено, что h=70 см. Приобретенная величина толщины слоя реголита накладывает ограничения на применимость рассматриваемого способа датирования и потому эта модель может Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru быть названа моделью толстых образцов (толщина образцов более 70 см).

Модель была опробована на «длинной» колонке лунного грунта, доставленного автоматической станцией Дуна-24. Получено, что возраст образцов этой колонки лежит в Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru спектре ~ 145 – 600 миллионов лет. Спектр возрастов 0 – 145 миллионов лет остался вне пределов датирования, возможно, из-за особенностей конструкции грунтозаборника.

Но коротная по длине (35 см) колонка лунного грунта, доставленная станцией Луна-16, содержит лунный грунт, отобранный вглубь Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru, начиная с самого поверхностного слоя. Как следует, его исследование принципно позволяет датировать грунт в спектре до ~ 145∙ 106 лет. Этим определяется имеющийся энтузиазм к изотопный исследованиям гелия и неона в грунте этой колонки. В среднем Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru хим состав реголита «Луны-16» отличается от хим состава реголита Луны-24 таким макаром [5,6], что это приводит к несколько наименьшей скорости образования космогенного неона: P(21 Nec)=0,12·10-8 см3 /г·106 лет при той же действенной глубине Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru h =70 см скопления космогенных изотопов. При применении модели «толстых образцов ≥70 см» [7] к определению возраста «нетолстой» 35-сантиметровой колонке лунного грунта [5] вероятны ошибки. А именно, из механизма генерации космогенных изотопов следует, что концентрация 21Nec Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru должна однообразно падать в направлении от нижней зоны колонки (33 см) к верхней (0 см), чего не наблюдается (табл.1). Сказывается конкурирующий эффект – резкое замедление скорости роста верхнего слоя. А именно, концентрация 21Nec Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru в верхнем слое (зона А, табл.1) должна быть приблизительно в 2 раза ниже [16], чем концентрация в ниже расположенном слое (зона Б, табл.1), а измеренные концентрации, практически, равны. Беря во внимание конкурентнсть упомянутых процессов Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru можно использовать в качестве первого (приближенного) варианта расчета возраста всего эталона величину, полученную суммированием возрастов образцов всех зон, определенных для каждой зоны (n) по формуле:

, (4)

где hn – толщина эталона.

Результаты расчета приведены в таблице Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru 1

В опытах с лунными эталонами измеряется валовая концентрация неона, преобладающая часть которого составляет солнечный неон, и некую часть валовой концентрации составляет космогенный неон. В рамках двухкомпонентной модели неона (солнечный и космогенный) определение концентрации Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru космогенного неона можно сделать по формуле:


, (5)

где нижние индексы обозначают: tr – солнечные (оккупированные), ms –измеренные в опыте величины. Солнечное отношение изотопов неона согласно [15] равно 31 и космогенное [17] равно 1,1. Таким макаром, выражение (6) и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru приведенные значения компонент позволяют отыскать величины 21Nec в каждом лунном образчике.

МАТЕРИАЛЫ


Колонка лунного грунта «Луны-16» из Моря Обилия после доставки на Землю была разбита по длине на зоны: A – 0-8 см ; Б – 8-15 см Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru ; В – 15-28 см: Г – 28-33 см. Подробные исследования лунного грунта представлены в книжке [5]. В отдельных «зернах» эталона и в узкой фракции были изучены [,6,18,19] изотопные составы инертных газов Мы воспользуемся изотопными данными [18,20], приобретенными при исследовании Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru узкой фракции ≤0,083 мм, приблизительно таковой же крупности [7,8], как и исследованные эталоны «Луны-24» .Газы, находящиеся в лунных образчиках выделялись в вакуумных экстракционных установках методом нагревались при ~ 1400-1600 0C, очищались от выделяющихся сразу химически активных Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru газов и измерялись с помощью масс-спектрометров, включенных «в линию» с экстракционной установкой. Ошибки измерений составляют величину около 10%. Изотопные анализы гелия и неона по всей длине колонки приведены в таблице 1.


Таблица Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru 1. Экспериментальные (столбцы 2-8) и расчетные (столбцы 9-11) данные: космогенный изотоп неона, скорость скопления и возраст образцов. Значок (+) отмечает измерения, в каких изготовлена поправка на величину фонового гелия. Значок (*) показывает, что в таблице приведены Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru средние значения из 2-ух измерений изотопных составов



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11



п/п

L,

см

Проба, зона

4He,

см3/г

20Ne·102,

см3/г

(3He/4He)·104

22Ne·104,

см3/г

21Ne·106,

см3/г

21Nec·106,

см3/г

а, см/106 лет

tn ,

106. лет

1+

0 – 8


3-2к

А

0,18

0,31

3,7

2,8

9,4

0,38

0,22

36

2*

8 – 15


6-1в

Б

0,175


0,33

3,535

2,6

8,8

0,43

0,20

35

3+

15 -28


9-1п

В

0,22

0,19

3,7

1,5

4,9

0,06

1,4

9

4*

28 – 33


7-1а

Г

0,187

0,35

3,75

2,8

9,2

0,17

0,49

10



Концентрация гелия в образчиках колонки лунного грунта «Луны-16» по выделенным Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru зонам [5,20] и возраста образцов (отсчитанные от поверхности), представлены в таблице 2. Приведена также расчетная (средняя) величина концентрация гелия в современную эру (t=0) и возраст самого юного эталона (t=145∙106 лет) колонки грунта Луны Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru-24.


Таблица 2. Возраст и концентрация гелия в разных зонах колонки лунного грунта Луны-16.




п/п

Выделенные зоны колонки,

толщина зоны в см

t, 106 лет


4 He

см3 /г

1




0

0,114 ±0,005

2

А, 0 - 8

36

0,18±0,018

3

Б, 8 -15

71

0,175±0,0175

4

В, 15 - 28

80

0,22±0,022

5

Г, 28 - 33

90

0,187±0,0187

6




145

0,101±0,001



^ Способ реставрации потоков гелия и водорода


Последующие исследования Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru посвящены согласованному описанию старых потоков гелия и водорода, реставрированным при использовании данных о концентрации изотопов гелия в образчиках обеих колонках грунта, доставленных автоматическими станциями Луна-16 и Луна-24.

Как показано в первый раз Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru в работе [7] на основании измеренных концентраций, гелия в лунном грунте, можно получить информацию о вариациях солнечных потоках гелия и протонов. Для этой цели в качестве «опорных» величин потоков можно Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru использовать величину современных потоков гелия (He) и протонов (H) по данным миссий Genesis, ACE, Apollo [9-13], в согласовании с которыми в среднем потоки (F) равны: F(H)m=2,6·108 см-2с-1; F(He)m=13·106см Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru--2с-1 и отношение потоков: F(He)m/F(H)m= n1 = 0,05. Приведенные величины фактически равны валовым не сепарированным на составляющие солнечным потокам согласно справочника [3], В предположении линейной связи концентрации гелия и потока Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru гелия можно получить:

, (6)

где Hem =0,114 см3 /г - средняя величина концентрации гелия по данным исследовательских работ «Лун-16 и 24». Тут. Hei -текущая величина концентрации гелия (где i = 1,2,3…) по лунным образчикам, F(Hei) надлежащие потоки гелия, Подставляя Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru величины, получим связь F(Hei )=(113·106·Hei) см-2с-1. Эти выражения на сто процентов решают задачку нахождения вариантов валовых потоков гелия. Варианты потока водорода может быть найдены из соотношения

F Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru(Hi) =F(Hei) /n1 , (7)

где, как показано выше, n1=0,05 в согласовании с данными по современным потокам [9-12]. Но этот вариант определения вариантов потока протонов, приводящий к ~ четырехкратному изменению этого потока, не поддерживается современными Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru наблюдениями. В опытах и в моделях не находится такое массивное долгое изменение основного корпускулярного солнечного излучения - потока протонов.

Делая упор на существующую экспериментальную и теоретическую базу [9-12] предполагаем, что причина найденных огромных гелиевых вариантов Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru – это варианты числа и интенсивности корональных выбросов массы (CME). Согласно имеющимся данным [1,4] содержание гелия в (CME) доходит до  30% относительно водорода, другими словами значительно больше, чем средние значения (около 4%) в неспешном (IS) и резвом (CH Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru) солнечном ветре [2]. Высочайшее содержание гелия послужило [1] принципиальным признаком (посреди других), позволяющим отличать, к примеру, потоки, сделанные выбросами корональной массы от других типов солнечного ветра с такими же скоростями.

Для следующего определения вариантов Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru потока протонов нам пригодится познание компонент потока гелия и дополнительные догадки. Предстоящая «сепарация» состава валового потока гелия на составляющие изготовлена с учетом найденного огромного всплеска концентрации гелия (в ~2 раза [7]относительно Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru среднего). и поиска его возможных обстоятельств. Это приводит к необходимости учета присутствия в этом процессе корональных выбросов массы (CME) относительно богатых гелием до 30% [1,4] против ~ 4% в неспешном и резвом солнечном ветре [2,3] Не считая того Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru будем полагать, что потоки корональных выбросов имеющие импульсный [1,12] беспорядочный нрав соответствуют завышенной солнечной активности и в данном случае, возможно, слабо подвержены осреднению в отличии от квазистационарных потоков CH и SI, для Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru которых будем считать, что на интервале в миллионы лет средний суммарный поток IS+CH остается постоянным (const). В качестве этого суммарного потока выберем поток, создавший мало измеренную концентрацию гелия 0,055·10 см3 /г Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru в лунном образчике. В данном случае поток гелия F(He)CME корональных выбросов массы (CME) подразумевается равным нулю. Подставив в качестве Hei значение 0,055 см3 /г в (6): получим: F(Hei)IS+CH = 6,3·106 см-2с-1 = const Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru для всех лунных образцов. Тогда текущая величина потока CME находится как разность потоков: F(Hei)CME = F(Hei) - F(Hei)IS+CH = F(Hei) - 6,3·106 см-2с-1 = varium. Из последнего выражения, подставив Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru среднюю величину валового потока гелия, можно получить среднюю величину потока гелия корональных выбросов: F(He)CME =13·106 -6.3·106 = 6,7·106 см-2 с-1 .Тогда средняя величина потока протонов F(H)CME, вызванных корональными выбросами, будет равна: F(He)CME Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru /n2=0.45·108см-2с-1 ,где в качестве “n2” можно принять величину n2=0,15 согласно данных по современным потокам CME [1,]. Текущие (i-тые) варианты потока протонов, вызванные выбросами CME, могут быть найдены из Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru соотношения

F(Hi)CME=F(Hei)CME/n2 (8)

Общий поток протонов будет равен:

F(H)TL =2,6·108 _-0,45·108+F(Hi )CME=2,15·108 +F(Hei )/n2 (9)

Результаты расчетов вариантов потоков сведены в таблицу 3.


Таблица 3. Столбцы 2,3 – начальные данные Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru по образчикам «Лун-16 и -24»; столбцы 4-8 - расчетные данные по компонентам солнечного ветра. В нижней строке таблицы приведены средние арифметические значения по подходящим колонкам.

1

2

3

4

5

6

7

8

№ п/п

L см

4 He

см3/г

t

106 лет

F(Hei)

106 см-2 с-1

F(Hei)CME

106 см Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru-2 с-1

F(Hi)CME

108 см-2 с-1

F(H)TL

108 см-2 с-1

1

28

0,19±0,012

80

21,7

15,4

1,03

3,18

2

72

0,107±0,001

145

11,5

5,2

0,35

2,5

3

92

0,078±0,0005

240

8,9

2,6

0,17

2,32

4

118

0,079±0,001

350

9,0

2,7

0,18

2,33

5

130

0,11±0,001

410

12,5

6,2

0,41

2,56

6

143

0,208±0,006

470

23,7

17,4

1,16

3,31

7

160

0,137±0,0013

545

15,6

9,3

0,62

2,77

8

184

0,055±0,002

590

6,3

0

0

2,15

9

192

0,072±0,0007

605

8,2

1,9

0,13

2,28

Средн.

-

0,115

-

13

6,7

0,45

2,6



В таблице применена аппроксимация измеренных концентраций гелия «Луны-16» с помощью графика рис.1 с внедрением среднего значения концентрации гелия Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru по всем четырем образчикам. Этим методом ослаблено воздействие (вес) данных «Луны-16», измеренных с большенными ошибками, и воздействие некой неопределенности расположения образцов по длине колонки на результаты совместного анализа данных «Луны-16» с значительно более Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru точными данными концентраций в образчиках «Луны-24»,




ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенное исследование – единственное, в каком изготовлена попытка проследить изменчивость и долговременную периодичность солнечного корпускулярного излучения (на примере гелия и водорода) на интервале от современности до ~ 600 миллионов лет Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru. Результаты расширяют значимость инфы о солнечных потоках, измеренных в интервалах в пару лет с помощью галлактических аппаратов (к примеру, Genesis, ACE/SWICS и миссиями APOLLO) для решения одной из основных задач этих Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru миссий: «происхождение и эволюция Солнечной системы».

Разработан способ реставрации старых солнечных потоков гелия и водорода на базе концентрации изотопов солнечного гелия и неона в образчиках лунного грунта. Высказано предположение о том, что Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru сильные варианты концентрации гелия связаны, в главном, с вариантами во времени числа выбросов и интенсивности выбросов (извержений) солнечной корональной массы. Рассмотрен вариант датировки образцов недлинной колонки лунного грунта Луны-16. В первый Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru раз найдено сильное воздействие резкого замедления темпа скопления лунного реголита на процесс датировки. Установлена также генетическая связь предложенного способа датирования с способом определения времен экспозиции образцов при их облучении галактическими галлактическими Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru лучами. Получено, что варианты потока протонов на интервале времени ~ 600 миллионов лет `составляют величину наименьшую 30% , а величина вариантов потока гелия существует в границах 1,5-2 раза относительно среднего значения. Толика потока протонов, вызванного процессом CME, составляет наименее 20% от Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru общего (валового) потока протонов, в то время как толика потока гелия процесса CME в среднем составляет 50% от общего гелиевого потока. Получено, что поток гелия имеет два всплеска интенсивности ~ 80 и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru 470 миллионов лет, что подтверждает вывод, изготовленный ранее [8] с учетом других (косвенных) данных [21]. Равенство интенсивностей всплесков (с учетом ошибок), возможно, показывает на проявление длительной «стационарной» черты функционирования Солнца. Возникает основание считать, что обнаруженные всплески являются Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru куском периодичной солнечной активности в прошедшем с периодом ~ 400 миллионов лет. Таким макаром, в протяжении времени существования галлактики их было приблизительно 10. Приобретенные результаты позволяют также продлить интервал времени, в течение которого активность Солнца Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru в дальнем прошедшем может быть сопоставлена с земными свидетельствованиями [21-23] вариантов палеоклимата. Отметим также, что хронологическое объединение лунного грунта 2-ух экспедиций Луна-16 и -24 в методическом плане является беспристрастно поддержкой предложенного способа датирования Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru лунного грунта и подчеркивает состоятельность методики.


ВЫВОДЫ

Проведено совместного датирования колонок лунного грунта, доставленных автоматическими станциями «Луна-16 и -24» из морских регионов «Моря Изобилия» и «Моря Кризисов». Способ основан на внедрении в модель Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru кинетического параметра – скорости скопления (аккумулирования) реголита и использования скорости скопления космогенных изотопов при облучении лунного грунта галактическими галлактическими лучами (ГКЛ).

На основании концентрации изотопов гелия в образчиках колонок лунного грунта, доставленных автоматическими станциями, разработан вариант Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru реставрации старых солнечных потоков протонов и гелия и их вариантов на интервале времени от реального до ~ 600 миллионов лет. В рассмотренном варианте реставрации солнечных корпускулярных потоков удалось идентифицировать в сумме потоки – неспешный и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru резвый солнечные ветер (IS+CH) – также потоки гелия и протонов, вызванные процессами выбросов корональной массы (CME). Приобретенные данные представляют новейшую информацию о функционировании Солнца в прошедшем и могут быть полезны Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru в установлении солнечно-земных связей в вопросах палеоклимата и палеонтологии.

Работа выполнена при поддержке проекта «Фундаментальные процессы исследовательских работ и освоения Солнечной системы», № 22 Президиума Русской Академии.


ЛИТЕРАТУРА

1. Marsch E. Solar Wind Responses the Solar Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru Activity Cycle//Advances in Space Research. 2006. V.38. No 5. P. 821-930.

2. Schwenn R. Solar Wind Sources and Variations over the Solar Cycle//Space Sci. Rev.2006.V.124.No1-4.P.51-76.

3.Солнечный ветер. В кн Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru.: Физика космоса (Малая энциклопедия). Главный редактор Р.А. Сюняев. (Русская Энциклопедия, Москва, 1986) c.636-637.

4.Застенкер Г.Н., Зеленоватый Л.М, Солнечные магнитные облака штурмуют Землю// Земля и Вселенная.1999. №5, 46-55.

5. Лунный грунт из Моря Обилия. Ответственный редактор Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru А.П. Виноградов. ( Наука, М, 1974).624 с.

6. Лунный грунт из Моря кризисов. Ответственный редактор В.Л. Барсуков. ( Наука, М, 1980).360 с.

7. Ануфриев Г.С. Поток и изотопный состав гелия старого солнечного ветра// Галлактические Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru исследования. 2010. Т. 48. №1. С.539-546.

Anufriev G.S, Cosmic Research 48, 101 (2010).

8. Ануфриев Г.С.Варианты потока солнечных протонов и гелия на долговременной шкале времени//Галлактические исследования. 2012. Т. 50, № 6, 435-440.

G.S.Anufriev, Cosmic Research 50, No 6, 405 (2012).

9. D.B.Reisenfeld, D Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru.S.Burnett, R.H.Becker, et al. Elemental Abundances of the Bulk Solar Wind// Space. Sci. Rev. 2007. V. 130. No 1-4. P 79-86.

10. G.Gloeckler, J.Cain, F.M.Ipavich, et al. Investigation of the Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru composition of the solar and interstellar mater using solar wind and pickup ion measurements with SWICS and SWIMS on the ACE spacecraft// Space Sci. Rev.1998. V.86. No 1-4. P. 497-539.

11. Neugebauer M., Steinberg Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru J.T., Tokar R.L., et al. Genesis On-Board Determination of the Solar Wind Flow Regime// Space Sci. Rev.2003, V.105. No 3-4. P.661-679

12. R.Schwenn, J.C.Raymond, D. Alexander, et al Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru. Coronal Observations of CME// Space Sci. Rev.2006. V.123. No 1-3. P.127.2006

13. J.Geiss, F.Buhler, H.Cerutti, et al. The Apollo SWC Experiment: Results, Concequences// Space Sci. Rev. 2004. V. 110. No 3-4. P. 307-335.

14. Ануфриев Г Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru.С., Болтенков Б.С., Волков И.И., Капитонов И.Н. Скорость роста океанических железомарганцевых конкреций по размеренным изотопам гелия и неона // Литология и полезные ископаемые. 1996. № 1. С. 3–11.

Anufriev G.S.,Boltenkov B Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru.S., Volkov I.I.,Kapitonov I.N. Growth Rate Estimates for Oceanic Ferromanganese Nodules Based on Helium and Neon Stable Isotopes//Lithology and Nineral Resources. 1996. V.31. No 1. P. 1-8

15. Eberhardt P., Geiss J., Graf H Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru., Grögler N., Krāhenbühl U., Schwaller H., Schwarzmüller J., Stettler A. Trapped solar wind noble gases, exposure age and K/Ar_age in Apollo 11lunar fine material Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru // Proc. Apollo 11 Lunar Sci. Conf. Houston, 1970. V. 2. P. 1037–1070

16. Leya I., Lange H. R., Heumann S. et al. The production of cosmogenic nuclides by galactic cosmic_ray particles for 2π exposure geometries // Meteoritics and Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru Planet. Sci. 2001. V. 36. P. 1547–1561

17. Алексеев В.А. История обычных хондритов по данным о размеренных изотопах инертных газов // Астрономический вестник. 2004. Т. 38. № 3. С. 225–234

18. . Виноградов А.П., Задорожный И.К. Инертные газы в реголите из Моря Обилия Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru. В книжке: Лунный грунт из Моля Обилия. М. Наука. 1974. С. 379-

19. Heymann D., Yaniv A.,Lakatos I. Inert gases in twelve particles and one «dust» sample from Luna-16//EPSL. 1972. V.13. No Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru 2. P. 400-406.

20. Ануфриев Г.С., Болтенков Б.С.. Гартманов В.Н., Кочаров Г.Е., Мамырин Б.А., Павлов В.П. Гелий, неон и аргон в лунном грунте из Моря Обилия.//Геохимия. 1977. № 1. С.248-250

21. Распопов О.М Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru., Дергачев В.А., Колстрëм Т., Юнгер Х. Солнечная активность и климатическая вариабельность во временном интервале от 10 до 250 миллионов годов назад//Магнетизм и Аэрономия. 2010. Т.50. № 2. С.147-159

22. Наговицын Ю.А. Глобальная активность Солнца Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru на долгих временах//Астрофизический бюллетень. 2008. Т. 63. № 1. С.45-58. 23.Xapsos M.A., Burke E.A. Evidence of 6000-Year Periodicity in Reconstructed Sunspot Numbers//Solar Phys. 2009. V.257. No 2. P.363-369


Подписи к рисункам


Рис.1. Показана Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru зависимость концентрации гелия от возраста исследованных образцов колонки Луны-16. Эмблемой 0 обозначена величина «современной» гелиевой концентрации [13], Эмблемой 1-отмечена концентрация гелия в самом «молодом» образчике «Луны-24» согласно данным [1]. Эмблемой 2 отмечена ровная, показывающая средний уровень Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru концентрации гелия по исследованным лунным образчикам обеих колонок. Интерполяция промежных значений концентраций в образчиках «Луны-16» выполнена 2-мя отрезками прямых линий, которые соединяют на графике наибольшее значение концентрации с точками, отмеченными индексами 0 и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru 1. Подразумевается, что из-за огромных ошибок в измерениях концентраций гелия в образчиках «Луны-16», некие экспериментальные точки не лежат на этих прямых. Но коэффициент корреляции экспериментальных точек и соответственных значений графика довольно велик R Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru ≥ 0,9


Рис.2. Зависимость концентрации гелия образцов Луны-16 (показаны совместно с ошибками) от возраста образцов. 0 – современная концентрация по данным [12]. 1 – концентрация в «молодом» образчике Луны-24 по данным [1,2]. Концентрации гелия по образчикам Лун-16 и 24, соответственно Л-16 и Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru Л-24.


Рис.3. Графическое изображение реставрированных потоков гелия и протонов на основании концентрациям гелия в узкой фракции реголита «Лун-16 и 24». Использованные индексы отмечают потоки: C – F(He); E – F(H) по данным Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru «Луны-24», D – F(He);G - F(H) по данным «Луны-16» .


Рис.4. Потоки гелия F(He) и протонов F(H) в относительных величинах. Нормировка изготовлена по наибольшим значениям.


Рис.1





Рис.2


Рис.3




Рис Г. С. Ануфриев Физико- технический институт им. А. Ф. Иоффе ран, Санкт-Петербург anufriev mass1@mail ioffe ru4




g-smolensk-smolensk-istoki-russkoj-slavi-stranica-17.html
g-smolensk-smolensk-istoki-russkoj-slavi-stranica-22.html
g-smolensk-smolensk-istoki-russkoj-slavi-stranica-27.html