Непрерывно наблюдаемые наземными детекторами галактических космических лучей периодические 24-часовые колебания интенсивности называются солнечно-суточными вариациями. Природа этих вариаций заключается в существовании в межпланетной среде анизотропного пространственного распределения галактических космических лучей, которая возникает в процессе взаимодействия этих частиц с гелиосферой. Считается, что физическими факторами, ответственными за наблюдаемую анизотропию галактических космических лучей, являются процессы конвекции, диффузии и их дрейфа. Сочетание этих факторов определяет основные параметры солнечно-суточных вариаций, такие как амплитуда, фаза и энергетический спектр. Для исследования энергетического спектра солнечно-суточных вариаций использованы данные измерений мюонных телескопов Якутского спектрографа космических лучей им. А. И. Кузьмина и станции Нагоя (Япония). Подход к исследованию основан на идее метода скрещенных телескопов, изначально предназначенного для учета температурного эффекта. Из-за разницы приемных характеристик скрещенных северных и южных направлений вышеуказанных мюонных телескопов регистрируемые ими вариации интенсивности чувствительны к изменению энергетического спектра солнечно-суточных вариаций. Это свойство использовано для оценки динамики энергетического спектра солнечно-суточных вариаций за 22-25 циклов солнечной активности. Анализ полученных данных показал, что в последнем минимуме солнечной активности в 2018-2021 гг. наблюдалась аномально ранняя фаза солнечно-суточных вариаций. Для исследования этого явления проведено моделирование отношения и разности фаз пары северных и южных скрещенных направлений для обоих мюонных телескопов при различных видах и значениях энергетического спектра солнечно-суточных вариаций. Сопоставление модельных расчетов и наблюдательных данных позволило установить, что в периоды минимумов солнечной активности в положительной полярности общего магнитного поля Солнца наблюдается существенное смягчение энергетического спектра солнечно-суточных вариаций. Обсуждаются причины обнаруженного явления.
Periodic 24-hour variations in the intensity of galactic cosmic rays, continuously observed by ground-based detectors, are called solar diurnal variations. The nature of these variations lies in the existence in the interplanetary medium of an anisotropic spatial distribution of galactic cosmic rays, which arises during the interaction of these particles with the heliosphere. It is believed that the physical factors responsible for the observed anisotropy of galactic cosmic rays are the processes of convection, diffusion and their drift. The combination of these factors determines the main parameters of solar diurnal variations, such as amplitude, phase and energy spectrum. To study the energy spectrum of solar-diurnal variations, we used measurement data from muon telescopes of the Yakutsk Cosmic Ray Spectrograph after A.I. Kuzmin and Nagoya stations (Japan). The research approach is based on the idea of the crossed telescope method, originally designed to take into account the temperature effect. Due to the difference in the receiving characteristics of the crossed northern and southern directions of the above muon telescopes, the intensity variations recorded by them are sensitive to changes in the energy spectrum of solar-diurnal variations. This property was used to assess the dynamics of the energy spectrum of solar-diurnal variations for 22-25 cycles of solar activity. Analysis of the data obtained showed that in the last minimum of solar activity in 2018-2021. An anomalously early phase of solar-diurnal variations was observed. To study this phenomenon, we simulated the ratio and phase difference of a pair of northern and southern crossed directions for both muon telescopes for different types and values of the energy spectrum of solar-diurnal variations. A comparison of model calculations and observational data has made it possible to establish that during periods of minimum solar activity in the positive polarity of the general magnetic field of the Sun, a significant softening of the energy spectrum of solar-diurnal variations is observed. The reasons for the discovered phenomenon are discussed.

Космические лучи с самого открытия являлись предметом особого внимания всего мирового научного сообщества. В советское время в нашей стране проводилось их интенсивное изучение. Отдельная и значимая роль в этих исследованиях принадлежит якутским космофизикам.

В связи с изменением климата лед в Арктике активно тает. Очевидно, чем меньше морского льда, тем больше открытой воды и волн, что в сочетании с повышением температуры и усилением ветра в итоге ведет к активной эрозии берегов. Но разрушаются они неодинаково, поскольку различные участки берега отличаются различной степенью устойчивости. Самыми устойчивыми оказываются берега с многолетнемерзлыми породами - как раз на их долю приходится 65 % арктического побережья (34 % береговой линии мира). Изменения морских берегов представляют потенциальный риск для прибрежных сообществ по всему миру. Последствия береговой эрозии: угроза территориальной целостности стран; разрушение мест проживания коренных народов Арктики; исчезновение исторических и культурных объектов (памятники, церкви, захоронения); разрушение прибрежных нефтяных и газовых вышек, что может привести к разливам и утечкам; высвобождение биологически опасных сибиреязвенных захоронений и скотомогильников, значительное влияние на экосистемы побережья и пресноводных озер, расположенных близко к берегу и др. Что касается Арктического побережья Якутии, здесь не сильно развитая инфраструктура, но в опасной близости от берега находятся гнездовья птиц и места обитания белых медведей, пастбищные места обитания северных оленей и других животных. Под угрозой находятся памятники исторического и культурного наследия, а также места добычи полезных ископаемых, в частности нефти и природного газа.

Впервые произведено разложение наблюдаемой анизотропии космических лучей на зональные гармоники и компоненты векторной и тензорной анизотропии. Рассмотрены события форбуш-понижений космических лучей, произошедших в ноябре 2001 г и ноябре 2004 г. Показано, что в начале форбуш-понижения преобладает конвекционный ток космических лучей, направленный от Солнца, а в период восстановления интенсивности - диффузионный ток частиц вдоль межпланетного магнитного поля в сторону Солнца. На фазах спада интенсивности космических лучей наблюдается кратковременное уменьшение величины второй зональной гармоники, которое совпадает с резкими скачками напряженности межпланетного магнитного поля и скорости солнечного ветра. Во время прохождения крупномасштабных возмущений солнечного ветра тензорная анизотропия ведет себя сложным образом, для объяснения ее поведения требуется дальнейшее детальное исследование.
The observable anisotropy of cosmic rays has first been decomposed into zonal harmonics and components of vector and tensor anisotropy. We examine Forbush decreases in cosmic rays that occurred in November 2001 and November 2004. It is shown that at the beginning of a Forbush decrease an antisunward convective current of cosmic rays predominates; and during the recovery phase, a sunward diffusive current of particles along the interplanetary magnetic field dominates. During the phase of intensity drop, short-time decreases in the second zonal harmonic take place. These decreases occur with abrupt changes of the interplanetary magnetic field intensity and solar wind speed. During the passage of large-scale solar wind disturbances, the tensor anisotropy behaves in a complicated way. To explain its behavior, a further detailed investigation is required.

Исследуется временной профиль изотропной интенсивности, компонент векторной и тензорной анизотропии космических лучей (КЛ) в периоды пересечений Землей нейтральной поверхности межпланетного магнитного поля (ММП) в 23-24 циклах солнечной активности. Для определения момента пересечения используется синоптическая карта обсерватории Вилкокса и данные о напряженности ММП. Из дальнейшего анализа исключены периоды Форбуш понижений и наземных возрастаний солнечных КЛ. События анализируются для эпох с положительной и отрицательной полярностями общего магнитного поля Солнца. А также внутри каждой эпохи отдельно выделены переходы от сектора с положительным знаком к сектору с отрицательным знаком и, наоборот, переход от отрицательного знака к положительному. Всего отобрано 213 событий пересечений. Для каждого события с помощью метода глобальной съемки были получены первые две сферические гармоники углового распределения КЛ. Среднее число станций, данные которых использованы в каждом событии, составило в среднем 32. В результате анализа данных полученных вышеуказанными методами показано, что временное изменение изотропной компоненты вызвано возникновением магнитной пробки. Впервые надежно выделены зональные гармоники, доказано существование в области малой энергии антисимметричной суточной вариации КЛ, ориентированной вдоль ММП. Приведено сравнение с ранее полученными результатами.
We analyze time profiles of isotropic intensity, components of vector and tensor anisotropies of cosmic rays (CR) when Earth crosses the neutral sheet of the interplanetary magnetic field (IMF) in solar activity cycles 23-24. The moments of the crossings are determined from Wilcox Observatory synoptic charts and IMF data. Periods of Forbush decreases and ground level enhancements are excluded from the analysis. The events are analyzed for the epochs of positive and negative signs of the Sun’s general magnetic field. During each epoch, the crossings from the positive sector to the negative one and vice versa are separated. In total, 213 crossing events have been selected. The first two spherical harmonics of the angular CR-distribution are obtained using the global survey method. In each case, the average number of stations is equal to 32. The analysis shows that the temporal change of the isotropic component is caused by a magnetic mirror. For the first time, the zonal harmonics are reliably distinguished, and the existence of the antisymmetric diurnal CR-variation in a low energy range, which is oriented along IMF, is recognized. We compare our results with those obtained earlier.