Сонечные космические лучи

От Солнца в космическое пространство идет постоянный радиальный поток плазмы непрерывно расширяющейся солнечной короны — солнечный ветер. Солнечный ветер (СВ) состоит в основном из протонов и электронов с присутствием небольшого количества более тяжелых ядер. За год Солнце теряет с Солнечным ветром около 2 • КГ¹⁴ часть своей массы (~4 • 10^ь т). Электроны и протоны СВ постоянно пополняют радиационные пояса Земли. Вблизи Земли скорость протонов СВ составляет примерно 300−750 км/с, а концентрация в пространстве изменяется от нескольких частиц до нескольких десятков частиц в см⁵.

Рис. 21.2. Хромосферная вспышка на Солнце

Излучение Солнца не постоянно во времени. В некоторых областях солнечной короны (самая внешняя часть атмосферы Солнца) и хромосферы (следующий за солнечной короной слой солнечной атмосферы толщиной около 15 * 10³ км) возможно накопление большого количества магнитной энергии. При этом возникают неустойчивые состояния, приводящие к взрывному процессу выделения энергии, соизмеримой с энергией миллиардов ядерных взрывов — солнечные вспышки. Солнечная вспышка длится от нескольких минут до нескольких десятков минут, за которые выделяется до 10²⁵-10²⁶Дж в виде выброса потока энергичных электронов и протонов — солнечных космических лучей (СКЛ), а также электромагнитного излучения всех диапазонов от жесткого рентгеновского и гамма-излучения до метровых радиоволн (рис. 21.2). Во время больших солнечных (хромосферных) вспышек плотности потока частиц СКЛ могут иметь значения (2−6)-10³ частиц/(см² с), а скорости частиц могут достигать значений до 10⁵ км/с. Кроме этого значительно (до 10⁴ раз) возрастает поток электромагнитного излучения Солнца, которое вызывает сильные магнитные возмущения и изменяет состояние всей земной атмосферы.

Солнечные вспышки, приводящие к выбросу протонов с энергиями более 10 МэВ, часто определяют как солнечные протонные события (СПС). В большинстве СПС энергия протонов не превышает 50−100 МэВ. Такие события регистрируются достаточно часто, а в годы высокой солнечной активности 2−3 раза в месяц. Реже, 2−3 раза в год, наблюдают события с энергией частиц более 500 МэВ. Особенно мощные события возникают 1−2 раза за 11- летний цикл солнечной активности. Они характеризуются очень большими потоками ускоренных частиц, максимальные энергии которых достигают 10 ГэВ и выше [11].

Из сказанного следует, что благодаря солнечным вспышкам радиационная обстановка в околоземном пространстве подвержена большим и непредсказуемым флуктуациям.