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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
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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
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• 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
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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.
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Stratosphere
Geomagnetic
fields
Solar magnetic
fields Cosmic rays
22Na
14C
10Be
Cosmogenic nuclide
7Be
Troposphere
Tropopause
Mixing layer
地表 2km
10 km
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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
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Daily profile of Be-7 concentrations
for 13 years @Yamagata Japan
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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
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-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
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Modulation parameter and Be-7
production rates
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寒帯ジェットとBe-7
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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
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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。
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IcelandのBe-7濃度に寄与する宇宙線低エネルギー
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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