Physics of auroral phenomena : proceedings of the 35th Annual seminar, Apatity, 28 Februaru – 02 March, 2012 / [ed. board: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2012. - 187 с. : ил., табл.

“P h y sic s o f A uroral P h en om en a ” Proc. XXXV A n n u al Sem inar, A p a tity, p p . 1 4 3 - 146, 2 0 1 2 © Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2012 Polar Geophysical Institute ОСОБЕННОСТИ ВАРИАЦИЙ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ОСАДКОВ Ю.В. Балабин, А.В. Германенко, Б.Б. Гвоздевский, Э.В. Вашенюк (Полярный геофизический институт , Апатиты, Россия) Аннотация. В настоящей работе продолжается исследование возрастаний естественного рентгеновского фона во время осадков, регистрируемых на станциях космических лучей в Апатитах. В результате обработки энергетических спектров, полученных во время возрастаний, и сравнения их со спектрами, полученными в ясную погоду, найдено, что собственно возрастание вызывается дополнительным потоком излучения с экспоненциальным спектром, накладывающимся на фоновое излучение, имеющее степенной энергетический спектр. В то время как вариации гамма-излучения в ясную погоду оказываются лишь вариациями интенсивности при сохранении формы спектра. Значение характеристической энергии в экспоненциальном спектре лежит в пределах 300-500 кэВ. Наблюдается отчетливый верхний энергетический предел излучения, сопровождающего осадки, который составляет 2-2.2 МэВ. Каких-либо линий, связанных с радионуклидами, не обнаружено во всем исследуемом диапазоне. На основе базы данных, содержащей сотни возрастаний, было определены средние профили возрастаний и осадков, их сопровождающих. Найдено, что максимум осадков опережает максимум рентгеновского излучения на 30-40 минут. Исследование барометрического эффекта в данных по гамма-излучению в приземной атмосфере показало, что он незначителен, однако, вполне измеряем. 1. Введение В течение ряда лет в ПГИ ведется мониторинг фона гамма-излучения в приземном слое атмосферы. Обнаружены возрастания фона, называемые далее событиями, сопровождающиеся осадками. Амплитуда их варьируется в пределах 5-50 %. Причем, события происходят на протяжении всего года. Практически всякий сильный дождь или снегопад вызывает возрастание фона. Подобный эффект дано обнаружен и изучен в умеренной и тропической зонах во время гроз. Считается, что там эти возрастания связаны с сильными электрическими полями между грозовыми облаками, доускоряющим заряженные частицы вторичных космических лучей (электронно-мюонная компонента) [1,2]. Однако, трудно обосновать наличие таких сильных электрических полей в полярном регионе, тем более круглогодично. Такие же возрастания при осадках наблюдаются нами на Шпицбергене на станции Баренцбург, где установлен аналогичный детектор. Результаты измерений гамма-фона в Апатитах и Баренцбурге представлены в ряде работ [3-6]. В них даны подробные описания используемых установок для измерения гамма-фона в приземном слое атмосферы, а также рассказано о серии проведенных дополнительных экспериментов, назначение которых было выяснить природу и основные особенности наблюдаемых возрастаний. Перечислим кратко результаты: 1. Гамма-фон в приземном слое атмосферы имеет тормозную природу, в нем нет характеристических линий каких-либо радионуклидов естественного или антропогенного происхождения. Это же относится и к возрастаниям. 2. Радионуклиды отсутствуют в дождевой воде. 3. Верхняя энергетическая граница дополнительного излучения, вызывающего возрастания, не превышает 3-5 МэВ. 4. Возрастания происходят только в электромагнитной компоненте (гамма-излучение) и не затрагивают заряженную, т.е. электронно-мюнную компоненту. В целях дальнейшего изучения этого явления в Апатитах на станции космических лучей ПГИ создан и поставлен на непрерывную регистрацию спектрометр гамма-излучения. Детектором служит кристалл Nal(Tl) размером 0150x100 мм. Дифференциальный спектр в диапазоне 200-4000 кэВ получается с помощью 4096-канального амплитудного анализатора. Время сбора одного спектра установлено в 30 мин. Таким образом, с дискретностью 30 минут непрерывно регистрируются спектры гамма-фона в приземном слое атмосферы. Увеличение времени сбора ограничивается тем, что длительность коротких возрастаний составляет 2-3 часа, и требуется иметь несколько измерений спектров за этот интервал времени. Устройство спектрометра, расчет отклика и калибровка описаны в [7] Здесь же остановимся подробно на результатах измерений спектров. 2 Возрастания гамма-фона в приземном слое атмосферы Помимо дифференциального спектра ведется непрерывная регистрация потока гамма-излучения в интегральных каналах >20, >100, >200 и >1000 кэВ. Именно эти данные явно показывают увеличение 143