Закрыть

Логин:
Пароль:
	Запомнить меня на этом компьютере
Забыли свой пароль?

  Войти      Регистрация

Cosmic rays and other space weather factors influenced on satellite operation and technology, people health, climate change, and agriculture production

Dorman L.I., Pustil’nik L.A., Yom Din G., Applbaum D.Sh.

Cosmic rays and other space weather factors influenced on satellite operation and technology, people health, climate change, and agriculture production

Prof. Lev I. Dorman, Head of Israel Cosmic Ray and Space Weather Center, Institute of Advanced Study of Tel Aviv University and Israel Space Agency, Chief Scientist of Cosmic Ray Department of N.V. Pushkov IZMIRAN, Russian Academy of Science (Troitsk, Russia)

E-mail: lid@physics.technion.ac.il

Lev A. Pustil’nik, Israel Cosmic Ray and Space Weather Centre with Emilio Segré Israel-Italian Observatory, affiliated to Tel Aviv University and Israel Space Agency (Israel)

E-mail: levpust2149@gmail.com

Gregory Yom Din, Open University, Raanana (Israel)

David Sh. Applbaum, Israel Cosmic Ray and Space Weather Center, Institute of Advanced Study of Tel Aviv University and Israel Space Agency, Tel Aviv University (Israel)

This paper is an example how fundamental research in Cosmic Ray (CR) Astrophysics and Geophysics can be applied to very important modern practical problem: monitoring by cosmic rays space weather and prediction by using on-line cosmic ray data space phenomena dangerous for satellites electronics and astronauts health in the space, for crew and passengers health on commercial jets in atmosphere, and in some rare cases for technology and people on the ground, role of CR and other space weather factors in climate change and influence on agriculture production.

It is well known that in periods of great SEP (Solar Energetic Particle) events, the fluxes can be so big that memory of computers and other electronics in space may be destroyed, satellites and spacecrafts became dead (each year insurance companies paid more than 500,000,000 dollars for these failures; if will be event as February 23, 1956 will be destroyed about all satellites in 1—2 hours, the price of this will be more than 10—20 Billion dollars, total destroying satellite communications and a lot of other problems). In these periods is necessary to switch off some part of electronics for short time to protect computer memories. These periods are also dangerous for astronauts on space-ships, and passengers with crew in commercial jets (especially during S5—S7 radiation storms). The problem is how to forecast exactly these dangerous phenomena. We show that exact forecast can be made by using high-energy particles (about 2—10 GeV/nucleon and higher) which transportation from the Sun is characterized by much bigger diffusion coefficient than for small and middle energy particles. Therefore high energy particles came from the Sun much more early (8—20 minutes after acceleration and escaping into solar wind) than main part of smaller energy particles caused dangerous situation for electronics and people health (about 30—60 minutes later).

We describe here principles and experience of automatically working programs "SEP-Search-1 min", "SEP-Search-2 min","SEP-Search-5 min", developed and checked in the Emilio Segre' Observatory of Israel Cosmic Ray and Space Weather Center (Mt. Hermon, 2050 m above sea level). The second step is automatically determination of flare energetic particle spectrum, and then automatically determination of diffusion coefficient in the interplanetary space, time of ejection and energy spectrum of SEP in the source, and then — forecasting of expected SEP flux and radiation hazard for space-probes in space, satellites in the magnetosphere, jets and various objects in the atmosphere and on the ground.

We will describe also the theory and experience of high energy cosmic ray data using for forecasting of major geomagnetic storms accompanied by Forbush-effects (what influenced very much on satellites, on communications, navigation systems, people health, and high-level technology systems in space, in the atmosphere, and on the ground).

Keywords: cosmic rays, space weather, Sun, solar wind, Earth's climat, Forbush-effect, agricultural goods, wheat prices.

Дорман Л.И., Пустильник Л.А., Йом Дин Г., Апплбаум Д.Ш. Космические лучи и прочие факторы космической погоды, влияющие на работу спутников и техники, на здоровье людей, на изменение климата и на сельскохозяйственное производство

Профессор Лев И. Дорман, руководитель Израильского центра по изучению космических лучей и космической погоды (Тель-Авивский университет и Израильское Космическое Агентство), главный научный сотрудник отдела космических лучей ИЗМИРАН, Российская Академия Наук (г. Троицк)

E-mail: lid@physics.technion.ac.il

Лев А. Пустыльник, Израильский центр по изучению космических лучей и космической погоды (Тель-Авивский университет и Израильское Космическое Агентство)

E-mail: levpust2149@gmail.com

Григорий Йом Дин, Открытый Университет, Раанана, Израиль

Давид Ш. Апплбаум, Израильский центр по изучению космических лучей и космической погоды (Тель-Авивский университет и Израильское Космическое Агентство), Тель-Авивский Университет, Израиль

Настоящая статья представляет собой пример использования результатов фундаментальных исследований в области физики космических лучей (КЛ) для решения весьма важных и актуальных практических задач, таких, как наблюдения за космической погодой и прогноз степени опасности космических лучей для электронного оборудования космических летательных аппаратов и для здоровья астронавтов при полётах в космос, для здоровья экипажей и пассажиров гражданской авиации при полётах в атмосфере, и — в некоторых редких случаях — на технику и на людей на земле; исследования роли и влияния КЛ и других факторов космической погоды, как на изменения климата Земли, так и на сельскохозяйственное производство.

Хорошо известно, что в периоды крупных солнечных вспышек потоки Солнечных космических лучей (СКЛ) могут быть настолько мощными, что память компьютеров и электронное оборудование космических летательных аппаратов могут быть выведены из строя, а спутники и космические корабли погибнут (каждый год страховые компании выплачивают свыше 500 млн. долларов из-за подобных аварий. Если произойдёт событие, подобное тому, что имело место 23-го февраля 1956 года, то в таком случае всего за 1—2 часа будут выведены из строя почти все искусственные спутники Земли (ИСЗ), одна только потеря которых оценивается более чем в 10—20 миллиардов долларов, не говоря уже о полном нарушении спутниковой связи и множестве других проблем). В такие периоды необходимо на короткий срок выключать некоторую часть электроники, чтобы защитить память компьютеров. Такие периоды опаснытакже как для астронавтов на борту космических кораблей, так и для пассажиров и экипажей самолётов гражданской авиации (особенно во время радиационных бурь категории S5—S7). Задача состоит в том, чтобы дать точный прогноз этих опасных явлений.

Нами показано, что точный прогноз может быть выполнен посредством использования частиц высокой энергии (около 2—10 ГэВ/нуклон и выше) перенос которых от Солнца характеризуется гораздо более высокими значениями коэффициента диффузии, чем для частиц, обладающих меньшей энергией. Поэтому частицы высокой энергии достигают Земли от Солнца гораздо раньше (за 8—20 минут после разгона и выброса в солнечный ветер), чем основная часть частиц с меньшей энергией (достигающих Земли почти на 30—60 минут позже), представляющих опасность для электроники и здоровья людей.

В предлагаемой статье описываются основы и опыт применения автоматически работающих программ «SEP-Search-1 min», «SEPSearch-2 min», «SEP-Search-5 min», созданных и испытанных в Обсерватории имени Эмилио Сегре Израильского центра по изучению космических лучей и космической погоды (на горе Хермон, на высоте 2050 м над уровнем моря). Следующий шаг — это автоматическое определение энергетического спектра частиц в солнечной вспышке, и затем автоматическое определение коэффициента диффузии в межпланетном пространстве, времени выброса и энергетического спектра Солнечных космических лучей (СКЛ) в источнике, и, после этого, прогноз предполагаемого потока СКЛ и радиационной угрозы для находящихся в космическом пространстве зондов, искусственных спутников Земли, а также самолетов и различных иных объектов в земной атмосфере и на земле.

Мы описываем также теорию и практику использования данных о космических лучах высокой энергии для прогноза сильных геомагнитных бурь, сопровождаемых Форбуш-эффектами (которые очень сильно влияют как на здоровье людей, так и на работу спутников, средств связи, систем навигации и высокотехнологических систем в космосе, в атмосфере и на земле).

Также мы обсуждаем вопрос о влиянии космических лучей на рынок сельскохозяйственной продукции и возможные социальные эффекты такого влияния.

Ключевые слова: космические лучи, космическая погода, земной климат, Солнце, солнечный ветер, Форбуш-эффект, сельскохозяйственная продукция, цены на пшеницу.

Читать статью / Read more