利用中子监测器研究宇宙线太阳日周期变化

发布时间：2017-12-23 01:27

本文关键词：利用中子监测器研究宇宙线太阳日周期变化　出处：《西南交通大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究宇宙线周期变化能够得到宇宙线产生和传播区域的重要信息,是宇宙线长期研究的重要热点问题。本文首先是对宇宙线物理学研究的基本理论知识作详述,包括：宇宙线的发现及发展历程、宇宙线的组成及能谱、宇宙线的变化研究简史等。随后对宇宙线观测站、中子监测器的工作原理、数据记录模式等进行了介绍。然后针对本次研究所使用的分析方法做了详细的阐述,包括：气象效应修正、Lomb-Scagle傅里叶变换法以及统计折叠周期分析法。结合不同台站的观测数据：羊八井中子观测站、Potchefstroom中子观测站和Tsumeb中子观测站,分别对宇宙线强度的太阳日周期变化做了分析研究。这里的太阳日即为太阳连续两次通过子午圈的时间,文中所提到的日周期变化,若无特殊说明,均为太阳日周期变化。首先要对羊八井中子监测器的观测数据作气压修正,才能对其宇宙线的太阳日周期变化进行分析。Potchefstroom和Tsumeb中子观测站的数据是修正过的,可直接进行周期分析。通过Lomb-Scargle傅立叶变换法对修正后的数据进行周期分析,发现宇宙线计数率存在着显著的0.5日和1日周期变化,它们各自的虚警概率都在10-10之下。其中,0.5日周期变化可能来源于大气层的约12小时(0.5日)自由振荡周期；而1日周期变化均超过地球公转Compton-Gettin g效应的太阳日周期变化,可能是地球公转的Compton-Getting效应和宇宙线传播物理过程调制效应的叠加。计算分析了0.5日和1日周期信号的计数率月平均值随时间的变化,发现宇宙线中子计数率的较长周期变化——11年变化。羊八井、Potchefstroom和Tsumeb中子观测站的数据结果皆显示,0.5日和1日周期的变化百分比在2006年前大部分分布在平均值以上,而2006年以后分布在平均值以下,且其误差在2006年前明显大于2006年后的误差。结合变化百分比(振幅／月平均值)的分析,发现同台站的观测数据其计数率越大,1日周期变化的变化百分比越小。结合变化百分比与其各自所在的地理位置比较发现：0.5日周期的变化百分比随所处地理位置的截止刚度的减小而增加；1日周期变化百分比却恰恰相反,其伴随截止刚度的减小而减小。这些结果对宇宙线周期变化和各向异性的研究具有重要参考意义。我们还给出了0.5日和1日周期变化初相位随时间的变化。羊八井观测数据的分析结果显示其1日周期变化的初相位在2010年前存在较为明显的年变化规律,在2010年后这种规律消失了；1日周期变化幅度也在2010年后出现增大趋势。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P172.4

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