Διαμόρφωση Γαλαξιακής Κοσμικής Ακτινοβολίας στην ειδική περίπτωση του Ιουλίου 2005 Θ. Παπαϊωάννου Τμήμα Φυσικής Τομέας Πυρηνικής Φυσικής & Στοιχειωδών Σωματιδίων Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Αθήνα 30/10/07  Εισαγωγή:  Διαμόρφωση Γαλαξιακής Κοσμικής Ακτινοβολίας  Ιούλιος 2005:  Ηλιακή & Γεωμαγνητική δραστηριότητα  Ανισοτροπία Κοσμικής Ακτινοβολίας  Αποτελέσματα από το ANMODAP κέντρο  Μεταβολή της πυκνότητας της Κοσμικής Ακτινοβολίας  Συμπεράσματα Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Εισέρχεται στο Ηλιακό Σύστημα Πηγές Ε π ιτάχυνση Ηλιακή Διαμόρφωση Γεωμαγνητικό Κατώφλι Ατμόσφαιρα E ξωτικές διαδικασίες Κοσμικές Ακτίνες: από το Σύμπαν στη Γη Stochaj, 2001

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Ηλιακές Εκλάμψεις (ΗΕ) Στεμματικές Εκροές Μάζας (ΣΕΜ) Ηλιακά Εκρηκτικά Γεγονότα Gopalswamy, 2004; Harisson 1995; Hundhausen 1999

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής 11-ετής κύκλος

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Forbush, 1958 Ηλιοσφαιρικό φαινόμενο: Περιλαμβάνει μεταβολές της πυκνότητας και της ανισοτροπίας των Κοσμικών Ακτίνων

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Χαρακτηριστικά Μειώσεων Forbush (FD) Μη-περιοδικές Περιοδικές  Απότομη έναρξη  Φτάνουν στο μέγιστο σε μια μέρα  Έχουν σταδιακή επαναφορά  Σχετίζονται με CMEs  Σταδιακή έναρξη  Συμμετρικό προφίλ  Σχετίζονται με Ηλιακό άνεμο μεγάλης ταχύτητας Lockwood, 1971

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Μη-Περιοδικές Μειώσεις Forbush Cane, 2000

[Ground Level Enhancement (GLE)] Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Επίγειες Επαυξήσεις Κοσμικής Ακτινοβολίας Plainaki et al., 2006 (GLE69)

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Τα γεγονότα του Ιουλίου 2005 Μείωση ΚΑ :00 UT Επαύξηση :45 UT Μείωση ΚΑ :00 UT Papaioannou et al., 2005

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής July 11 July 12 & 13 July 16 July 17 & 18July 15 July 14 Εξέλιξη κηλίδων στην ορατή πλευρά του Ήλιου, από τις Ιουλίου 2005

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Εξέλιξη κηλίδων στη μη-ορατή πλευρά του Ήλιου

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Τα σημαντικότερα γεγονότα του Ιουλίου 2005 Μ9.1Χ1.2 & οι επακόλουθες ΣΕΜ Έντονες ΗΕ στις 14/07/05 Αναπαράσταση του AR 786, προτού χαθεί πίσω από το Δυτικό χείλος του Ήλιου Caroubalos et al, 2007

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Συνολικά 80 Στεμματικές Εκροές Μάζας (ΣΕΜ) – από τις οποίες 17 τύπου Halo & 11 τύπου μερικής-Halo- καθώς και 214 ηλιακές Εκλάμψεις (ΗΕ), χαρακτηριζόμενες από 19 τάξης M και 2 τάξης X ΗΕ, καταγράφηκαν τον Ιούλιο του 2005

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Περισσότερες από 6 ΣΕΜ ανά ημέρα Περισσότερα 12 ΗΕ ανά ημέρα

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Longitude ( 0 ) Η πλειοψηφία των ΗΕ καταγράφηκε στο Δυτικό χείλος του Ηλίου

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Για να χαρακτηριστεί ένα γεγονός ως γεωμαγνητικό θα πρέπει Dst < -80 nT ( Iyemori et al., 1996)  16.07, 15:00 UT Kp: 3 Γεωμαγνητική Δραστηριότητα  17.07, 01:45 UT Kp: 3  17.07, 12:00 UT Kp: 5  16.07, 15:00 UT Dst: - 18nT  17.07, 01:45 UT Dst: - 8 nT  17.07, 12:00 UT Dst: - 60nT

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Mavromichalaki et al, 2005a;b

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Τυπική απόκριση της ανισοτροπίας σε ένα shock Αύξηση της ανισοτροπίας Ισημερινού επιπέδου Αxy Μεταβολή της κατεύθυνσης & αύξηση της ανισοτροπίας Βορρά- Νότου Αz Μεταβολή: ~ 8 % Μεταβολή: 6-8% Αποτελέσματα Ανισοτροπίας

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Εξέλιξη ανισοτροπίας Βορρά-Νότου Αz Εξέλιξη ανισοτροπίας Ισημερινού επιπέδου Αxy Mavromichalaki et al, 2006

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Εφαρμόζοντας το μοντέλο Μεταφοράς-Διάχυσης [Convection-Diffusion Model (CDM)] Gleeson et al, 1975

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Μεταβολή της πυκνότητας των ΚΑ [Cosmic Ray Gradient] Krymsky, 1965; Belov, 1981

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής July 16 – 17, 2005

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Papaioannou et al, 2007 Γεωμαγνητική δραστηριότητα vs FDs

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Συχνότητα Εμφάνισης Αντίστοιχων Περιπτώσεων Mavromichalaki et al, 2006 Hofer et al, 2000 Ιούλιος 1959 Μάρτιος, 1991

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Προσομοιώσεις Δόσεων Ακτινοβολίας Space Environment Information System Tylka et al., 1997 Heynderickx et al., 2000

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Περίπτωση Πίνακας I: Μ=1 6.73Ε-07± 0.01Ε-07 Μ=3 1.33Ε-06± 0.23Ε-06 Μ=5 1.81Ε-05± 0.32Ε-05 Μ=7 1.07Ε-04± 0.19Ε-04 Μ= Ε-02± 0.24Ε-02 Ρυθμός Εμφάνισης SEU (bit -1 s -1 )

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής II.Η μεγάλη ανισοτροπία Ισημερινού επιπέδου δείχνει ότι υπήρξε έντονη εισροή σωματιδίων από τα Δυτικά που έφθασαν στη Γη στις 17 Ιουλίου και εξηγούν την απότομη αύξηση των ΚΑ III.Η καταγεγραμμένη επαύξηση δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως GLE ή ως γεωμαγνητικό γεγονός IV.Συνολικά η πολυπλοκότητα που κυριάρχησε στο διαπλανητικό χώρο και που εξελίχθηκε στο Δυτικό τμήμα της εσωτερικής ηλιόσφαιρα ύστερα από τις ΣΕΜ στις 14/07/05, διαμόρφωσε ισχυρά την Γαλαξιακή Κοσμική Ακτινοβολία I.H έντονη Ηλιακή δραστηριότητα που προηγήθηκε της 16ης Ιουλίου 2005, μπορεί να δικαιολογήσει την αρχική μείωση FD V.Η CDM προσέγγιση ανέδειξε μια μοναδική κατάσταση η οποία εξελίχθηκε σε ένα σχετικά ‘ήρεμο’ υπόβαθρο Συζήτηση:

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Πιθανές εξηγήσεις: I.Η συνολική καταγεγραμμένη μεταβολή των ΚΑ θα μπορούσε να οφείλεται σε μαγνητικό νέφος II.Η διακοπτόμενη μείωση Forbush οφείλεται στην έλευση ενός διπλού κρουστικού κύματος III.Η μεταβολή των ΚΑ οφείλεται στην ύπαρξη μαγνητικού πόλου (magnetic pole) I.Απορρίπτεται II.Μέχρι σήμερα είναι η βέλτιστη εξήγηση III.Βρίσκεται υπό ανάλυση Αποτελέσματα:

References Belov A.V., E.A.Eroshenko, V.A. Oleneva, A.B., A.B. Struminsky, and V.G. Yanke Adv. Space Res. 27, , 2001 Cane, H. V. Space Science Rev. 93, 55-77, 2000 Caroubalos C., Preka-Papadema P., Mavromichalaki H., Moussas X., Papaioannou A., Mitsakou E., Adv. Space Res (2007) – submitted Chen J. & Bieber W. J. The Astrophys. Journal 405, , 1993 Gopalswamy N. JASTP, 35, , 2004 Harrison, R.A. Astrophys. 304, , 1995 Hofer, M.Y. and E.O. Flückiger, J. Geophys. Res., 105(A10), , 2000 Hundhausen, A.J. in K.T. Strong, J.L. Saba, B.H.Haisch and J.T. Schmelz, (eds.), The many faces of the Sun: a Summary of the results from NASA’s Solar Maximum Mission, Springer, New York, 143, 1999 Iyemori, T., and D. R. K. Rao, Ann. Geophysicae, 14, , Mavromichalaki H., Souvatzoglou G., Sarlanis C., Gerontidou M., Papaioannou A., Belov A., Eroshenko E., Yanke V.: Annales Geophysicae, 23, 1-8, 2005 Mavromichalaki H., Gerontidou M., Mariatos G., Plainaki C., Papaioannou A., Belov A., IEEE NSREC No TNS Papaioannou A., Gerontidou M., Plainaki C., Belov A., Eroshenko E., Mavromichalaki H., ESA online proc., 2005 Papaioannou A., Belov A., Mavromichalaki H., Eroshenko E., Oleneva V., Yanke V. Adv. Space Res (2007) – submitted Plainaki, C., Belov, A., Eroshenko, E., Kurt, V., Mavromichalaki, H., Yanke V. JGR, 2006 Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής Ευχαριστώ για την προσοχή σας

Δραστηριότητες Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αθήνα 30/10/07Τμήμα Φυσικής