Προειδοποιήσεις έναρξης των μειώσεων forbush της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας με δεδομένα μετρητών νετρονίων και δορυφόρων

Abstract

High energetic particles that reach Earth from sources outside the heliosphere constitute cosmic rays. One of the most important phenomena of the Geospace Environment is the Forbush decreases of the cosmic ray intensity, which are abrupt and sharp decreases, lasting from a few to ten days. They are associated with sudden changes in Space Weather conditions, which affect human activities. The subject of this doctoral thesis was the study of the characteristics of Forbush decreases of the cosmic ray intensity that were either associated with a sudden start of a magnetic storm (Sudden Storm Commencement – SSC) or were due to fast-moving solar wind flows, and the corresponding solar and interplanetary parameters and the investigation of a possible appearance of precursory signals, before their start. It is important that for the first-time precursors were also detected in the case of Forbush decreases that were not associated with shock waves. Cosmic ray intensity data, from 1969 to 2019, were drawn from the FEID database comprising about 7000 effects, combined with the corresponding data of solar and interplanetary parameters as recorded by satellites. Two techniques, the Global Survey Method and the Ring of Stations Method helped on the one hand to determine the under study Forbush decreases and on the other hand to study the existence or not of precursory signals. A large percentage of these decreases show precursory signals, i.e. pre-increases and/or pre-decreases of cosmic ray intensity, with the type of these signals depending on the interplanetary conditions and not only on the appearance or not of SSC before the start of each decrease.

Σωμάτια πολύ υψηλών ενεργειών που καταφθάνουν στη Γη από πηγές εκτός της ηλιόσφαιρας αποτελούν την κοσμική ακτινοβολία. Ένα από τα σημαντικότερα επεισόδια του Γεωδιαστημικού Περιβάλλοντος είναι οι μειώσεις Forbush της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας που είναι απότομες μειώσεις της, με διάρκεια από μερικές μέχρι δέκα ημέρες. Συνδέονται με αιφνίδιες μεταβολές συνθηκών του Διαστημικού Καιρού, που στη συνέχεια επηρεάζουν και τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη των χαρακτηριστικών των μειώσεων Forbush της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας που είτε ήταν συνδεδεμένες με μια αιφνίδια έναρξη μαγνητικής καταιγίδας (Sudden Storm Commencement – SSC), είτε οφείλονταν σε ταχέως κινούμενες ροές ηλιακού ανέμου και των αντίστοιχων ηλιακών και διαπλανητικών παραμέτρων και η διερεύνηση εμφάνισης προειδοποιητικών σημάτων, πριν από την έναρξή τους. Είναι σημαντικό ότι για πρώτη φορά εντοπίστηκαν προειδοποιήσεις και στην περίπτωση των μειώσεων Forbush που δεν συνδέονται με κρουστικά κύματα. Δεδομένα έντασης κοσμικής ακτινοβολίας, από το έτος 1969 ως το έτος 2019, αντλήθηκαν από την βάση FEID που περιλαμβάνει περίπου 7000 επεισόδια, σε συνδυασμό με τα αντίστοιχα δεδομένα των ηλιακών και διαπλανητικών παραμέτρων όπως αυτά έχουν καταγραφεί από τους δορυφόρους. Δύο τεχνικές, η Global Survey Method και η Ring of Stations Method βοήθησαν αφ΄ενός στον προσδιορισμό των υπό μελέτη επεισοδίων και αφετέρου στην μελέτη της ύπαρξης ή όχι προειδοποιητικών σημάτων. Ένα μεγάλο ποσοστό των μειώσεων αυτών εμφανίζουν προειδοποιητικά σήματα, δηλαδή προ-αυξήσεις και/ή προ-μειώσεις της κοσμικής ακτινοβολίας, με το είδος των σημάτων αυτών να εξαρτάται από τις διαπλανητικές συνθήκες και όχι μόνο από την εμφάνιση ή όχι SSC πριν την έναρξη της εκάστοτε μείωσης.