山形大学理学部 櫻井敬久...2000年からの13年間の大気中...
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2000年からの１３年間の大気中Be-7濃度変動と宇宙線低エネ
ルギースペクトル
山形大学理学部
櫻井敬久
研究目的
地表宇宙線生成核種の変動は宇宙線強度変動を表しているか
・現在の太陽１１年周期活動を指標とした検証
• 太陽活動による銀河宇宙線スペクトルのモジュレーション（太陽圏） 1 TeV 以下の宇宙線低エネルギー部の変調
• 宇宙線生成核種の大気中生成率の変化（地球） 地磁気カットオフと高度分布
• 宇宙線生成核種の大気中濃度変動（大気運動） 大気の移流・拡散
宇宙線生成核種の強度は
宇宙線スペクトルの積分量
太陽１１年変動を利用して、
• 大気中Be-7の生成に関与している宇宙線低エネルギー限界を探る
• 山形で観測されているBe-7の生成場所を探る
Box model
大気中拡散方程式
生成率シミュレーション
EXPACS
200
400
600
800
1000
1200
1400
0
50
100
150
200
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Solar Modulation Paramater ssn
Sola
r M
odu
lation
Para
mat
er[
MV]
太陽黒点数
AD
太陽活動と宇宙線スペクトル –太陽モデュレーションパラメータ
一次宇宙線陽子のエネルギースペクトル
Tp : 陽子の運動エネルギー
一次宇宙線のモデル式(Castanioli et al.)
Φ : 太陽モジュレーションパラメータ
宇宙線スペクトルは、太陽活動の変調(太陽モジュレーション)によって変調する。
宇宙線の変調の差は、低エネルギー側で顕著に現れる。
Usoskin et al.
Stratosphere
Geomagnetic
fields
Solar magnetic
fields Cosmic rays
22Na
14C
10Be
Cosmogenic nuclide
７Be
Troposphere
Tropopause
Mixing layer
地表 2km
10 km
成層圏
対流圏
中緯度 高緯度
成層圏
対流圏
地表
２－Box model
Kt
Ks Ks
Kt
Ps Ps
Pt Pt
Ns Ns
Nt Nt
λ ５３days
混入
Daily profile of Be-7 concentrations
for 13 years @Yamagata Japan
Yearly profile of Be-7 concentrations
2002---2009 2009---2011
neutron 16.4% 5.8%
Be-7@Yamagata 48% 15%
Be-7はneutronの 3倍の変動
アイスランドが薄く山形が濃い
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
0.00E+000
1.00E-008
2.00E-008
3.00E-008
4.00E-008
Be-7 P
roduction r
ate
@Yam
agata
altitude (km)
2002 2004 2007 2009 2011
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
0.00E+000
5.00E-008
1.00E-007
1.50E-007
2.00E-007
Be-7 P
roduction r
ate
@Ic
ela
nd
altitude (km)
2004 2007 2009 2011
Altitude distribution of Be-7
Production rates
Calculation by Expacs
Modulation parameter and Be-7
production rates
寒帯ジェットとBe-7
山形のBe-7はどこから来ているか
極域の成層圏下部に生成されたBe-7の移流・拡散が必要
アイスランド
でのCs-134
の観測
Be-7生成に寄与している宇宙線エネルギーの下限値
寄与下限エネルギーは１GeVから２GeVである。
IcelandのBe-7濃度に寄与する宇宙線低エネルギー
まとめ
2000年から13年間の宇宙線生成核種Be-7の地表濃度年変動から、
太陽１１年変動を利用して、Be-7生成に寄与している
宇宙線エネルギー下限値を推定した。
山形のBe-7は極域からの移流・拡散である
山形のBe-7に寄与している宇宙線下限エネルギーは１GeV
IcelandのBe-7に寄与している宇宙線下限エネルギーは500 MeV
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