История и задачи широтных измерений. Сразу же после открытия в 1912 году космических лучей встал вопрос об их составе и, по сути, вопрос о природе космических лучей. Первые исследователи космических частиц полагали, что это гамма-излучение – нейтральные фотоны, падающие на атмосферу из космоса. Эта гипотеза преобладала среди многих учёных довольно продолжительное время. Однако, исследование каскадов вторичных частиц, наблюдающихся в атмосфере, не подтвердили эту гипотезу. Первыми, предположившими в 1929 году, что космические лучи - это поток заряжённых частиц, были В.Боте и В.Кольхёрстер. Они проделали ряд опытов с детекторами радиоактивных излучений на земле и обнаружили, что частицы, регистрирующиеся их прибором, обладают большей проникающей способностью и не могут быть рождёнными при взаимодействии фотонов со стенками детекторов. Следовательно, если космические лучи – это заряженные частицы, то в геомагнитном поле должен наблюдаться широтный эффект. Это наблюдал голландский физик Дж. Клей в 1927 году. Путешествуя от Лейдена до Суэцкого канала, он обнаружил уменьшение интенсивности космического излучения. Сегодня мы знаем, что изменение жесткости геомагнитного обрезание было примерно с 2 GV до 10 GV. Это было первым указанием на существование широтного эффекта космических лучей – изменения их интенсивности в зависимости от широты: на экватор, вследствие дипольного характера магнитного поля Земли проникает гораздо меньше частиц, чем на высокие широты. Однако, Р.Милликен в 1928 году не обнаружив заметного эффекта изменения интенсивности частиц между Боливией и Пасаденой в Калифорнии (изменение жесткости геомагнитного обрезание примерно с 12 GV до 7 GV и пересекая экватор), продолжая настаивать на фотонной гипотезе происхождения космических лучей. Именно Р. Милликен в 1928 году ввел термин космические лучи. Но организованные в 1932 г. многочисленные эксперименты А. Комптона дали убедительные аргументы все же в пользу гипотезы, что в состав космических лучей входят заряженные частицы и, тем самым, полностью подтвердив открытый Дж Клейем в 1927 году широтный эффект. Позднее, в 1936-38 годах, С. Вернов осуществил измерения широтного эффекта (http://nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/cr04.htm) космических лучей, проведя стратосферные эксперименты на шарах-зондах в Индийском океане на теплоходе “Серго”. Он подтвердил результаты, полученные А.Комптоном по исследованию широтного эффекта и вывода о том, что космические частицы заряжены. Оказалось, что на экваторе поток космических лучей в 4 раза был меньше потока, наблюдавшегося на высоких широтах. Все эти исследования отражали ядерно-физический аспект космических лучей, т.е. состав, энергии частиц, химический состав. С тоски зрения космофизического аспекта, который нас сейчас интересует, широтные измерения несут и совсем другого рода информацию. Действительно, скорость счета космических лучей в пункте с жесткостью геомагнитного обрезания Rc можно записать как N ( Rc , h0 ) = ∞ ∫ m( R, h ) ⋅ J ( R)dR , 0 (1) Rc где J (R ) жесткостной спектр космического излучения за пределами атмосферы и магнитосферы, m( R, h0 ) - интегральная кратность, т.е. число вторичных частиц всех энергий, которые образуются от одной первичной частицы с жесткостью R в результате ядерного каскада в атмосфере. Варьируя выражение (1) по жесткости геомагнитного обрезания Rc получим δ N ( Rc , h0 ) = − δ Rc m( Rc , h0 ) J ( Rc ) , (2) Разделив (2) на N ( Rc , h0 ) , получим для относительного изменения наблюдаемой скорости счета δ N ( Rc , h0 ) = − W ( Rc , h0 )δ Rc , N ( Rc , h0 ) (3) где m( R, h0 ) J ( R) (4) N ( Rc , h0 ) функция связи, которая связывает в данном случае вариации жесткости геомагнитного обрезания и наблюдаемые вариации. Если мы в выражение (4) заменим произведение m( R, h0 ) J ( R ) из (2), то получим δ N ( Rc , h ) 1 W ( Rc , h0 ) = − ⋅ , (5) N ( Rc , h0 ) δ Rc Правая часть (5) имеет простой смысл и выражает по существу геомагнитный эффект в данной точке для данной компоненты и поэтому может быть найдена по результатам широтных измерений. Так удается найти функции связи, исходя только из эмпирических данных о геомагнитных эффектах разных компонент, т.е. экспериментально по данным широтных измерений. W ( R, h0 ) =