Измерение потоков галактических космических лучей на борту космических аппаратов различного назначения.

Косми́ческие лучи́ — элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве^[1][2].

Классификация по происхождению космических лучей:

· вне нашей Галактики

· в Галактике

· на Солнце

· в межпланетном пространстве

Галактические космические лучи (ГКЛ) состоят из ядер различных химических элементов с кинетической энергией Е более нескольких десятков МэВ/нуклон, а также электронов и позитронов с Е>10 МэВ. Эти частицы приходят в межпланетное пространство из межзвёздной среды. Наиболее вероятными источниками космических лучей считаются вспышки сверхновых звёзд и образующиеся при этом пульсары. Электромагнитные поля пульсаров ускоряют заряженные частицы, которые затем рассеиваются на межзвёздных магнитных полях^[7]. Возможно, однако, что в области Е<100 МэВ/нуклон частицы образуются за счет ускорения в межпланетной среде частиц солнечного ветра и межзвездного газа. Дифференциальный энергетический спектр ГКЛ носит степенной характер.

Средняя энергия первичных частиц, наблюдаемых около Земли, ~10¹⁰ эв, энергия отдельных частиц может достигать 10²⁰ эв и выше. Энергетический спектр галактических протонов при энергиях больше 10⁴ Мэв может быть представлен в виде

где Е выражено в Мэв.

Для меньших энергий поток частиц зависит от солнечной активности: в максимуме и минимуме солнечной активности полный поток галактических космических частиц с энергией E>30 Мэв/нуклон составляет ~2000 и 6000 м^-2 * сек^-1 * стер^-1соответственно.

Химический состав галактических космических лучей в области высоких энергий известен достаточно хорошо.

Поток ГКЛ характеризуется высокой степенью изотропии. Значения коэффициента анизотропии вплоть до 10¹⁴эВ не превосходят 0.1%, при дальнейшем увеличении энергии коэффициент анизотропии КЛ возрастает и достигает нескольких десятков процентов при энергиях ≥10¹⁹эВ, однако статистическая значимость экспериментальных результатов в области сверхвысоких и предельно высоких энергий (10¹⁵–10²⁰ эВ), как правило, невелика.

Поток ядер, приведенный в табл. 6, относится к частицам с энергией E>2,5 *10³ Мэв/нуклон.

Химический состав первичных космических лучей несколько отличается от состава элементов земной коры, метеоритов, а также состава атмосферы Солнца и некоторых звезд, известного из спектроскопического анализа. Космические лучи содержат меньше водорода и гелия и характеризуются значительным преобладанием более тяжелых элементов, что особенно заметно в области легких ядер (группа Li, Be, В), где различие достигает нескольких порядков. Этот факт безусловно отражает природу источников космических лучей, механизм их ускорения и состояние межзвездного пространства, которое космические лучи проходят на пути к Земле.

По мере увеличения расстояния от Солнца поток галактических космических лучей может только возрастать. Это обусловлено тем, что магнитные поля в солнечной системе, выносимые от Солнца солнечным ветром, препятствуют проникновению космических лучей во внутренние области солнечной системы. Этим же механизмом, получившим название модуляционного, обусловлено и различие в потоках частиц в разные фазы цикла солнечной активности. Возрастание потока космических лучей не может продолжаться бесконечно долго. На некотором расстоянии от Солнца плотность солнечного ветра или напряженность межпланетного магнитного поля не будет превышать соответствующих параметров межзвездного пространства, и на этих расстояниях модуляция галактических космических лучей прекратится. По различным оценкам область модуляции галактических космических лучей составляет ~10—30 а.е.