异常太阳活动周宇宙线重离子的通量变化及能谱模型

摘要

宇宙线高能粒子最令人感到惊奇的性质莫过于其能谱分布,即单位能量间隔上分布的宇宙线流量.在横跨12个能量量级范围内,宇宙线能谱满足简单的负幂律分布.ACE飞船搭载的CRIS仪器利用其强大的容量,测量了24种银河宇宙线重离子成分从1997年8月至今的通量观测,能量覆盖范围从50MeV/nuc到500MeV/nuc,被认为是迄今为止最为可靠的宇宙线重离子观测数据.利用这些重离子通量的观测数据,揭示了第23和第24太阳活动周内宇宙线重离子的一系列重要规律:a)第24太阳活动峰年的宇宙线通量要比第23太阳活动峰年高出约40％;b)能量在60MeV/nuc-200MeV/nuc内的宇宙线重离子的元素丰度比不随动能变化;c)宇宙线重离子的元素丰度比和太阳黑子数呈明显的正相关关系.通过数据拟合还构建了宇宙线重离子的能谱模型.基于模型参数与太阳黑子数之间的强相关性,该模型还可以重现过去时间里的宇宙线能谱.与CREME96模型和BO模型相比,模型是基于ACE/CRIS的高精度观测数据,没有引入宇宙线在日球层空间中传播和调制的复杂物理背景,模型应用起来比较方便.总之,该模型可以给出近地空间30MeV/nuc-100MeV/nuc能量范围内宇宙线重离子元素较准确的能谱,对于研究近地空间辐射环境具有一定的意义.