الفلك

مشكلة الوحدة فيما يتعلق بالبروتون

مشكلة الوحدة فيما يتعلق بالبروتون

في كتاب مدرسي ، لدينا مثال:

إن كثافة المادة في الوسط النجمي هي من حيث الحجم بروتون واحد لكل منهما $ { rm سم ^ 3} $، إذن الكتلة الكلية للوسط النجمي مرتبة (The $10^6$ مصطلح يمثل عدد السنتيمتر المكعب في حدود متر مكعب). تبدأ {المعادلة} م = 1 مرات V_ نص {galaxy} مرات m_ نص {P} مرات 10 ^ 6 = 3.3 times10 ^ {40} { rm kg} حوالي 17 cdot 10 ^ 9 م _ { odot}> نهاية {المعادلة}

لذلك كنت أتساءل ، هل يجب أن تكون وحدة المعادلة: $ frac {{1}} {{ rm cm ^ 3}} times { rm m ^ 3} times { rm kg} $?

وماذا يجب أن تكون وحدة البروتون في الصيغة بالضبط؟ هل يجب أن تكون بلا وحدة؟ أو $ { rm kg} دولار؟ شكرا لك.

المصدر: Beech، M. (2019). تقديم النجوم. شام: Springer Nature Switzerland AG.


وحدة المعادلة هي "kg" لأن وحدة $10^6$ هو $ سم ^ 3 / م ^ 3 $

وحدة كتلة البروتون بالكيلوجرام. "1" هو $ سم ^ {- 3} $ يمثل 1 بروتون لكل سنتيمتر مكعب


ربما يكون من الأسهل فهمه ، إذا كتبت الصيغة كـ $$ m = V_ {galaxy} cdot m_P cdot n $$ مع $ م $ كالكتلة $ V_ {galaxy} $ مثل حجم الدردشة المجرة $ م ^ 3 دولار, $ m_P $ ككتلة بروتون في كجم $ و $ n $ مثل عدد كثافة الغاز بين النجمي في $ m ^ {- 3} $. (عند الحديث عن الكثافة ، من المهم التأكد مما إذا كنت تريد التحدث عن كثافة الكتلة أو كثافة العدد أو كثافة العمود أو أي شيء آخر ... غالبًا ما يتم استبعاد اسم الوصف لأنه واضح ... ولكن في بعض الأحيان ليس كذلك)

ثم يسهل فهم وحدات المعادلة:

$$ كجم = م ^ 3 cdot كجم cdot م ^ {- 3} $$


وحدة فلكية

الوحدة الفلكية (AU) هي وحدة طول يستخدمها علماء الفلك لقياس المسافات مثل المدارات والمسارات داخل النظام الشمسي. وحدة فلكية واحدة هي متوسط ​​المسافة (متوسط) بين الأرض والشمس ، وتسمى المحور شبه الرئيسي ، أو 92،956،000 ميل (149،600،000 كم). تم قياس قيمة الوحدة الفلكية من خلال دراسات النطاق الراداري المختلفة للأجرام السماوية بالقرب من الأرض.

كانت المسافات النسبية بين الشمس والكواكب ، بوحدات فلكية ، معروفة قبل وقت طويل من تحديد المسافات الفعلية. عالم الفلك والرياضيات الألماني يوهانس كيبلر (1571 & # x2013 1630) ، أثناء تطوير قانونه الثالث ، أظهر أن نسبة مربع الكوكب وفترة # x2019 (الوقت اللازم لعمل ثورة كاملة واحدة) إلى مكعب النصف الرئيسي محور مداره ثابت. بمعنى آخر ، النسبة هي نفسها لجميع الكواكب. يمكن تلخيص قانون Kepler & # x2019 s بالصيغة a 3 / p 2 = K حيث a هو المحور شبه الرئيسي للكوكب & # x2019 s مدار ، p هي فترته ، و K هو ثابت التناسب ، وهو ثابت ثابت لجميع الأجسام التي تدور حول الشمس. باختيار فترة الأرض كسنة واحدة ونصف قطرها المداري كواحد AU ، فإن الثابت K له قيمة عددية واحدة.

يمكن استخدام القانون الثالث لـ Kepler & # x2019 s (بشكل أكثر دقة مشتق من الفيزيائي وعالم الرياضيات الإنجليزي السير إسحاق نيوتن [1642 & # x2013 1727]) لحساب القيمة الدقيقة للاتحاد الأفريقي ، إذا كانت المسافة الدقيقة بين الأرض و يمكن قياس كوكب آخر. جرت محاولة مبكرة في عام 1671 ، عندما قام جان كاسيني في باريس ، فرنسا ، وجان ريتشر ، على بعد حوالي 5000 ميل (8000 كم) في كايين ، غيانا ، بتحديد اختلاف المنظر لكوكب المريخ. أظهرت قياساتهم ، التي سمحت لهم بحساب المسافة من الأرض إلى المريخ عن طريق التثليث ، أن المريخ على بعد حوالي 50 مليون ميل (80 مليون كيلومتر) من الأرض. نظرًا لأن المسافة النسبية بين الأرض والمريخ معروفة ، كان من السهل تحديد القيمة الفعلية لـ AU بالأميال أو الكيلومترات. اليوم ، قيمة الاتحاد الأفريقي معروفة بدقة شديدة. قيمة AU الأكثر استخدامًا اليوم هي 149،597،870،691 مترًا (& # xB1 30 مترًا).

من خلال قياس الوقت الذي تستغرقه نبضة الرادار للوصول إلى الزهرة والعودة ، على سبيل المثال ، يمكن حساب المسافة لأن موجات الرادار تنتقل بسرعة الضوء. باستخدام الوحدة الفلكية ، تبلغ المسافة بين الشمس والمريخ 1.52 & # xB1 0.14 AU ، بينما تبلغ المسافة بين المشتري & # x2019 s من الشمس 5.20 & # xB1 0.05 AU.


الفضاء & # 038 موضوع علم الفلك

في السماء: وحدة عن الشمس والقمر والنجوم
تتضمن أنشطة الفصول الدراسية العملية عبر المناهج الدراسية لوحدة الفضاء الكثير من الصور!

    • النظام الشمسي: كتاب قابل للطباعة عن الشمس و 8 كواكب.
    • أعرف عن كتاب النجوم القابل للطباعة
    • كتابي من كلمات الفضاء كتاب صغير قابل للطباعة
    • حزمة الفضاء: & # 8220Out of this World & # 8221 Resources for your classroom
      يتضمن "أعرف عن النجوم" و "كتابي للكلمات الفضائية" ، بالإضافة إلى العديد من صفحات الأنشطة.

    مصادر @ مواقع أخرى

    وحدة الفضاء
    مجموعة من أكثر من 20 طابعة قابلة للطباعة بالإضافة إلى A & # 8220Tot Fun Pack & # 8221 مع مواد قابلة للطباعة للأطفال الأصغر سنًا. تحتوي هذه الصفحة على أفكار للدروس أيضًا.

    حزمة ما قبل المدرسة رائد فضاء
    20+ صفحة قابلة للطباعة لممارسة المهارات الأساسية.

    موضوع الفضاء @ PreKinders
    القوافي والأغاني والأنشطة والمطبوعات لموضوع حول الفضاء والنجوم ورواد الفضاء والكواكب.

    نموذج النظام الشمسي لورق التواليت
    طريقة ممتعة لفهم مدى بُعد كل كوكب عن الشمس بشكل أفضل.

    Printables الفضاء
    ملصقات الكوكب ، وبطاقات الكلمات ، وأقنعة لعب الأدوار لرائد الفضاء ، وملصقات العد التنازلي ، وحصائر عجين اللعب ، والمزيد.

    وحدات النظام الشمسي Printables @ abcteach
    أكثر من 20 مادة قابلة للطباعة مجانًا بالإضافة إلى مواد قابلة للطباعة للأعضاء فقط.

    مكان فكرة النشاط: ليلا ونهارا
    الفنون / الحرف والألعاب والأغاني والأنشطة لموضوع الفضاء. 123child.com & # 8211 بريسكول ، ك

    مراكز وأنشطة الفضاء
    الكثير من أفكار النشاط لوحدة الفضاء. يشمل الصور.

    أرى القمر & amp the Moon Sees Me & # 8211 Take-Home Activity
    يأخذ الطلاب إلى المنزل & # 8220Moon Bag & # 8221 ليكونوا المسؤولون & # 8220Moon Watcher & # 8221 كل ليلة. الحقيبة لها أنشطة وسجل. وشملت للطباعة!

    الحرف الفضائية تحت عنوان
    الحرف القابلة للطباعة وصفحات التلوين والمزيد. dltk-kids.com

    الأجانب في درس فن الفضاء
    صور مشروع مصنوعة من مجموعة متنوعة من الوسائط.

    مواقع معلومات الموارد

    الكواكب للأطفال
    حقائق وصور ومعلومات. تم إنشاء موقع الويب من قبل طفل يبلغ من العمر تسع سنوات.

    تسعة كواكب
    جولة وسائط متعددة في المجموعة الشمسية: نجمة واحدة وثمانية كواكب وأكثر. يحتوي هذا الموقع على حقائق وصور للشمس ولكل من الكواكب. يوجد أيضًا إصدار للأطفال & # 8217.

    يوم الفضاء
    يوم الفضاء خلال الأسبوع الأول من مايو & # 8211 يحتوي هذا الموقع على موارد للمعلمين والأطفال.


    بروتون

    سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

    بروتون، جسيم دون ذري مستقر له شحنة موجبة تساوي في الحجم وحدة من شحنة الإلكترون وكتلة سكون 1.67262 × 10 −27 كجم ، أي 1836 ضعف كتلة الإلكترون.

    تشكل البروتونات ، جنبًا إلى جنب مع الجسيمات المحايدة كهربائيًا التي تسمى النيوترونات ، جميع النوى الذرية باستثناء نواة الهيدروجين (التي تتكون من بروتون واحد). كل نواة لعنصر كيميائي معين لها نفس عدد البروتونات. يحدد هذا الرقم العدد الذري للعنصر ويحدد موضع العنصر في الجدول الدوري. عندما يساوي عدد البروتونات في النواة عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة ، تكون الذرة متعادلة كهربائيًا.

    يعود تاريخ اكتشاف البروتون إلى أوائل التحقيقات في التركيب الذري. أثناء دراسة تيارات الذرات الغازية المؤينة والجزيئات التي تم تجريد الإلكترونات منها ، قام Wilhelm Wien (1898) و J.J. حدد طومسون (1910) جسيمًا موجبًا يساوي كتلة ذرة الهيدروجين. أظهر إرنست رذرفورد (1919) أن النيتروجين تحت قصف جسيم ألفا يقذف ما يبدو أنه نوى هيدروجين. بحلول عام 1920 ، كان قد قبل نواة الهيدروجين كجسيم أولي ، وأطلق عليها اسم البروتون.

    صقلت دراسات فيزياء الجسيمات عالية الطاقة في أواخر القرن العشرين الفهم البنيوي لطبيعة البروتون ضمن مجموعة الجسيمات دون الذرية. ثبت أن البروتونات والنيوترونات تتكون من جسيمات أصغر وتصنف على أنها باريونات - وهي جسيمات تتكون من ثلاث وحدات أولية من المادة تعرف بالكواركات.

    تُعطى البروتونات من الهيدروجين المتأين سرعات عالية في مسرعات الجسيمات وتستخدم عادة كمقذوفات لإنتاج ودراسة التفاعلات النووية. البروتونات هي المكون الرئيسي للأشعة الكونية الأولية وهي من بين منتجات بعض أنواع التفاعلات النووية الاصطناعية.

    محررو Encyclopaedia Britannica تمت مراجعة هذه المقالة وتحديثها مؤخرًا بواسطة Adam Augustyn ، مدير التحرير ، المحتوى المرجعي.


    اقتراح جديد

    لقد أمضيت أكثر من 30 عامًا في البحث عن حل لمشكلة وقت السفر الخفيف ، وبدأت مؤخرًا أفكر في إمكانية أجدها مرضية. مع وجود العديد من الحلول المقترحة الأخرى ، قد يتساءل المرء بشكل شرعي عن سبب وجود حل آخر؟ أرى أن معظم هذه الحلول لمشكلة وقت السفر الخفيف لها مزايا وعيوب. إذا كان هناك حل واحد ناجح ، فلن يكون هناك الكثير من الحلول ، ولن يكون هناك مثل هذا الخلاف الحاد. يرجى النظر في اقتراحي المتواضع. كما ذكرت سابقًا (Faulkner 1999) ، أسلم بأن عمل الله في صنع الأجسام الفلكية في اليوم الرابع ينطوي على فعل لا يتعلق بخلقها من العدم، ولكن بدلاً من تكوينها من مادة تم إنشاؤها مسبقًا ، أي المواد التي تم إنشاؤها في اليوم الأول. كجزء من عمل الله التكويني ، تم صنع الضوء من الأجرام الفلكية بأعجوبة "ليطلق" طريقه إلى الأرض بمعدل متسارع بشكل غير طبيعي من أجل أداء وظيفتها المتمثلة في الإشارة إلى العلامات والفصول والأيام والسنوات . أشدد على أن اقتراحي يختلف عن cdk في أنه لا يتم استدعاء أي آلية فيزيائية ، ومن المحتمل أن يكون الفضاء نفسه قد تحرك بسرعة ، وأن سرعة الضوء منذ أسبوع الخلق هي ما هي عليه اليوم.

    هذا الفهم لا يتعارض مع معنى الأفعال العبرية الأخرى المستخدمة لوصف تكوين النجوم. على سبيل المثال، كلمة בָּרָא (براء "للخلق") ، التي تظهر فقط مع الله كعامل لها (راجع Koehler and Baumgartner 2001 ، ص. 153) ، تُستخدم للإشارة إلى خلق الكون عمومًا في تكوين 1: 1 ، خلق النجوم في إشعياء 40:26 وخلق السموات في إشعياء 42: 5 و 45:18. في اشارة الى النشاط الله، בָּרָא غالبا لديه فكرة صنع شيء جديد تمامًا أو خلق شيء من لا شيء (قدم آباء الكنيسة الأوائل المصطلح اللاتيني ، من العدم، لهذا الأخير). ومع ذلك ، هذا ليس كذلك بالضرورة القضية. يستخدم الفعل בָּרָא أيضا من إنشاء واحد الذي يجلب الخراب في أشعيا 54:16، وإنشاء الثناء على لسان فدى إسرائيل في أشعيا 57:19، وخلق عمون في حزقيال 21:30. لذلك لا توجد بيانات معجمية واضحة تشير إلى أنه لا يجوز استخدام الكلمة الأصلية للتحدث عن فعل إبداعي يتضمن استخدام مادة موجودة بالفعل ، بشرط أن يكون الله هو الفاعل لهذا الفعل الإبداعي.

    والأهم من ذلك كلمة עָשָׂה ( تستخدم كلمة "to do" ، "to make") تحديدًا لإنشاء الأجرام الفلكية في تكوين 1: 16. معنى هذا الفعل هو أوسع، متحدثا غويا، من בָּרָא، ويمكن الرجوع إلى أعمال براعة الإبداعية من خلال وكلاء آخرين من الله. أن يقال، فمن الواضح بلا منازع يستخدم עָשָׂה عادة للإشارة إلى فعل تشكيل شيء من بالفعل موجودة المواد (على سبيل المثال، خلق الإنسان في سفر التكوين 01:26 راجع 2: 7). صحيح أن هذا ليس هو المعنى المقصود دائمًا ، حتى فيما يتعلق بالأجسام الفلكية (على سبيل المثال ، قارن تكوين 1: 1 مع 2 ملوك 19:15 إشعياء 37:16 66:22 إرميا 32:17). ومع ذلك، فإن استخدام עָשָׂה في المحضر خلق اليوم الرابع بصرف النظر عن أي أدلة سياقية تشير إلى أنه يجب أن يحمل معنى الخلق من لا شيء يشير إلى أن هناك احتمالًا واضحًا بأن تكوين الأجسام الفلكية كان بدلاً من ذلك مسألة تشكيلها من مادة تم إنشاؤها سابقًا في اليوم الأول. تمامًا كما وصف الأرض في تكوين 1: 2 لشيء غير مكتمل أعاده الله خلال الأيام العديدة التالية لتشكيله وإعداده ، ربما تم إنشاء المادة التي ستصبح أجسامًا فلكية في اليوم الأول ولكن تم تشكيلها في اليوم الرابع ، حيث أنزل الله نورهم إلى الأرض.

    من أجل فهم اقتراحي بشكل أكثر ملاءمة ، من المفيد فحص أنشطة الله في الأيام الأخرى من أسبوع الخلق ربما لاكتساب نظرة ثاقبة للأنماط التي قد يكون من المفيد استكشافها في اليوم الرابع. من الأمور ذات الأهمية الخاصة إنشاء النباتات في اليوم الثالث. في نسخة الملك جيمس الجديدة ، تذكر الآية 11 ،

    ثم قال الله ، "لتنبت الأرض عشبًا ، وهو عشب يبزر بزرا ، و الشجرة المثمرة التي تصنع ثمارها حسب نوعها وبذورها هو في حد ذاته ، على الأرض "وكان الأمر كذلك.

    تمضي الآية 12 لتقول:

    فخرجت الارض عشب عشب الذي - التي تنتج البذور حسب نوعها والشجرة الذي - التي تنتج ثمارها البذور هو في حد ذاته حسب نوعه. ورأى الله ذلك كانت حسن.

    هنا ، يصدر الله أمرًا بأن "تولد" الأرض ثم "تلد" الأرض طاعة. تكوين 1:11 يوظف الهيبهيل وقف من דש֗א (دش) ، والذي يستخدم للتعبير عن الفعل المسبب بصوت نشط. ترجمة الملك جيمس ترجمة مناسبة هذا على النحو التالي ، "دعونا. . . تؤدي." يصورها الكتاب المقدس القياسي الأمريكي الجديد بالمثل ، "دعنا. . . برعم." يتحدث بشكل معجمي، דש֗א لا يشير أي شيء حول كيف الأرض جلب النباتات عليها ومع ذلك، تشير القرائن السياقية أن استخدام דש֗א في سفر التكوين 01:11 ينطوي على عملية النمو السريع. أي ، في اليوم الثالث ، لم تظهر النباتات على الفور. بدلا من ذلك ، نمت النباتات لتصبح ناضجة. يتضح من البركة أن الله رأى أنه حسن (الآية 12 ب) والإغلاق الفوري لليوم الثالث (آية 13) أن هذه لم تكن العمليات البطيئة التي نراها اليوم في النباتات ، بل كانت كذلك. نمو وتطور سريع للغاية بشكل غير طبيعي للنباتات. على الأقل ، يجب أن يكون للنباتات (بما في ذلك الأشجار ذات الفاكهة) ثمار ناضجة بحلول اليومين الخامس والسادس ، بالنسبة للحيوانات والأشخاص الذين صنعوها ، ثم طلبوها للحصول على الطعام الذي أمره الله بهم (الآيات 29-30). من السهل جدًا أن نتخيل أن هذا اليوم الثالث السريع جدًا ينمو وينمو حتى نضج النباتات على أنه يشبه فيلمًا زمنيًا لنمو النبات اليوم.

    هل يمكن أن يكون هذا النمو السريع بشكل غير طبيعي وتطور النباتات في اليوم الثالث شيئًا مثل نمط تكوين الأجسام الفلكية في اليوم الرابع؟ في عملي السابق حول إنشاء اليوم الرابع (Faulkner 1999) ، كنت قد اقترحت مثل هذه العملية السريعة ، وإن لم يكن ذلك موازيًا لإنشاء النباتات. يمكن أن يكون التوازي في اليوم الثالث مفيدًا جدًا في حل مشكلة وقت السفر الخفيف. السبب في عدم تمكن النباتات المصنوعة في اليوم الثالث من التطور بالمعدل المعتاد اليوم هو أنها لا تستطيع أداء وظيفتها في توفير الطعام في اليومين الخامس والسادس. تتطلب الفاكهة الأسرع نموًا أسابيع أو شهورًا ، وتتطلب الأشجار سنوات للقيام بذلك. بطريقة مماثلة ، لم تتمكن النجوم من أداء وظائفها المتمثلة في تحديد الفصول والأيام والسنوات (العدد 14) ما لم تكن مرئية بحلول اليوم السادس. أقترح أن الضوء يجب أن "ينمو" بشكل غير طبيعي أو "يطلق" طريقه إلى الأرض لأداء هذه الوظيفة. لاحظ أن هذا ليس نتيجة بعض العمليات الطبيعية أكثر من إطلاق النار على النباتات في اليوم الثالث. بدلاً من ذلك ، هذه عملية معجزة وسريعة بشكل غير طبيعي. بدلاً من أن يتحرك الضوء بسرعة كبيرة ، أقترح أن الفضاء نفسه هو الذي يتحرك ، ويحمل الضوء معه.

    هذا الفهم يتفق مع مفهوم التوتر (נטה ناه) أو انتشار خارج (מתח طن متري) من السماوات الموجودة في العهد القديم (على سبيل المثال ، أيوب 9: 8 مزمور 104: 2 إشعياء 40:22 42: 5 44:24 45:12 51:13). يعرّف العديد من المسيحيين اليوم هذا الامتداد مع توسع الكون ، وهو أمر فعلته لبعض الوقت ولكني أكثر تشككًا به الآن. هناك العديد من المشاكل المحتملة مع هذا الفهم. أولاً ، غالبًا ما نفكر في التمدد من حيث بعض المواد المرنة مثل المطاط في شريط مطاطي أو حبل بنجي ، وهذا مشابه للتمدد الشامل. ومع ذلك ، فإن التمدد المرن ليس هو الطريقة التي يتم بها وصف تمدد السماوات. لاحظ أن إشعياء 40:22 يشبه انتشار السماء ببسط خيمة أو ستار. في العصور القديمة من المحتمل أن الخيام والستائر كانت مصنوعة من جلود الحيوانات. عند التخزين ، سيتم لف الخيمة ، ثم يتم فكها للإعداد. وهكذا ، كان التمدد هو فتح وانتشار مادة الخيمة. ومن المثير للاهتمام ، أن الكتاب المقدس يذكر أنه في نهاية هذا العالم ، ستلتف السماوات مثل الدرج (إشعياء 34: 4) ، وهو عكس فتح خيمة أو درج. هناك مشكلة أخرى تتعلق بامتداد السماوات كونه توسعًا عالميًا ، وهي أن العديد من هذه الآيات يبدو أنها تشير إلى أن التمدد حدث من الماضي ، وليس امتدادًا مستمرًا. لاحظ ، على سبيل المثال ، التوازي في إشعياء 51:13:

    وتنسى الرب خالقك.
    الذي بسط السماوات
    وأرسى أسس الأرض
    كنت تخشى باستمرار كل يوم
    بسبب حنق الظالم
    عندما يستعد للتدمير.
    وأين غضب الظالم؟

    في هذه الآية ، يقترن القول بأن الرب "بسط السماوات" بعبارة أنه "أرسى أسس الأرض". بما أن الفعل الأخير يجب أن يُفهم بالتأكيد على أنه إجراء مكتمل في الماضي ، يجب أن يكون الأول أيضًا. وبالتالي ، فمن المرجح أن هذا الامتداد الماضي مرتبط بالخلق. أقترح أن امتداد السماوات قد يشير إلى تمدد سريع للفضاء لإيصال ضوء النجوم إلى الأرض في اليوم الرابع ، وهو نفس اليوم الذي تكونت فيه النجوم.

    بالطبع ، يجب أن نتذكر أن الإشارات الكتابية المذكورة أعلاه إلى امتداد السماوات تظهر في مقاطع شعرية تختلف عن سجل اليوم الرابع في تكوين 1: 14-19 ، الذي يحمل كل علامات النثر (Boyd 2005). وبالتالي ، فإن "التمدد" في هذه الحالات قد يكون أداة مجازية لا تشير إلى أكثر من خلق السماوات في فضاءها. بعبارة أخرى ، من المحتمل ألا تكون اللغة المستخدمة محددة بما يكفي لتجنيدها كدليل معين للدفاع عن وجهة نظري.ومع ذلك ، فإن اللغة بالتأكيد لا تمنع الموقف الذي تقدمت به بالفعل ، إذا كان النص ينوي نقل فكرة انتقال الضوء بمعدل متسارع بشكل غير طبيعي من أجل الوصول إلى الأرض في اليوم الرابع (أو في اليوم الأخير على أقصى تقدير. سادسًا) ، إذن الإشارة إلى الله وهو مدّ السماوات مناسبة تمامًا.

    يحتوي هذا الحل المقترح لمشكلة وقت السفر الخفيف على بعض أوجه التشابه مع بعض الحلول الأخرى. نظرًا لأن الضوء يتم إحضاره إلى الأرض بأعجوبة في اليوم الرابع ، فقد يرى البعض موازٍ للضوء الذي تم إنشاؤه في نظرية العبور. ومع ذلك ، فإن الاختلاف الكبير هو أنه مع هذا الاقتراح الجديد ، فإن الضوء من الأشياء البعيدة ترك بالفعل الأشياء البعيدة التي نراها في الضوء الذي تم إنشاؤه في نظرية العبور ، فالضوء الذي نراه من أجسام بعيدة جدًا لم ينبعث من هذه الكائنات. قد يرى البعض أن هذا الاقتراح الجديد مشابه لـ cdk ، لكن هناك تمييزان على الأقل. يتبع القرص المضغوط الأول تسوسًا موصوفًا رياضيًا يفترض هذا الحل الجديد أن الضوء الذي يصل إلى هنا كان أكثر من تمدد الفضاء الذي بدأ فجأة وانتهى بشكل مفاجئ. الاختلاف الثاني هو أن cdk يعتمد على الآليات الفيزيائية بينما يعتمد هذا الاقتراح الجديد على تدخل الله المعجز. يمكن للمرء أن يرى تشابهًا أقوى في هذا الاقتراح مع علم الكون للثقب الأبيض من حيث أن علم الكون للثقب الأبيض يمكن أن يوفر الآلية الفيزيائية للتمدد لإيصال ضوء النجوم إلى الأرض. ومع ذلك ، أود أن أؤكد أنني لا أحتاج إلى آلية مادية لهذا الاقتراح.


    قد يحتوي الوشاح العميق للأرض على أنهار بروتونية مكونة من أطوار فائقة الأيونية

    قد يكون وشاح الأرض مكهربًا بواسطة المعادن الفائقة الأيونية. الائتمان: Qingyagn Hu

    قال بيرفرانكو ديمونتيس في عام 1988 ، "أصبح الجليد موصلاً للأيونات السريعة عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة" ، لكن توقعه كان افتراضياً فقط حتى وقت قريب. بعد 30 عامًا من الدراسة ، تم التحقق من الجليد المائي الفائق بشكل تجريبي في عام 2018. وقد تفسر الفوقية في النهاية المجال المغناطيسي القوي في الكواكب الداخلية العملاقة.

    ماذا عن الأرض ، التي تتعرض مساحاتها الداخلية أيضًا لضغط شديد وظروف درجة حرارة؟ على الرغم من أن ثلاثة أرباع سطح الأرض مغطى بالمياه ، نادرًا ما يوجد الماء المستقل أو الجليد في الأجزاء الداخلية للأرض. وحدة الماء الأكثر شيوعًا هي الهيدروكسيل ، والذي يرتبط بالمعادن المضيفة لجعلها معادن مائية. هنا ، اكتشفت مجموعة بحثية بقيادة الدكتور تشينغيانغ هو ، والدكتور داكيونغ كيم ، والدكتور جين ليو من مركز البحوث المتقدمة للعلوم والتكنولوجيا ذات الضغط العالي ، أن أحد هذه المعادن المائية يدخل أيضًا في مرحلة فائقة الأيونية ، على غرار الجليد المائي. في الكواكب العملاقة. تم نشر النتائج في علوم الأرض الطبيعية.

    "في الماء الفائق الأيونية ، يتحرر الهيدروجين من الأكسجين ويصبح سائلًا ، ويتحرك بحرية داخل شبكة الأكسجين الصلب. وبالمثل ، درسنا هيدروكسيد أكسيد الحديد المائي (FeOOH) ، وتتحرك ذرات الهيدروجين بحرية في المادة الصلبة شعرية الأكسجين من الحديد O2قال الدكتور هي ، الذي أجرى المحاكاة الحسابية.

    "تطورت إلى الطور الفائق الأيوني فوق حوالي 1700 درجة مئوية و 800000 مرة من الضغط الجوي العادي. تضمن ظروف الضغط ودرجة الحرارة هذه أن جزءًا كبيرًا من الوشاح السفلي للأرض يمكن أن يستضيف المعدن المائي الفائق الأيونية. قد تحتوي هذه المناطق العميقة على أنهار مكونة من البروتونات ، والتي تتدفق عبر المواد الصلبة ". وأضاف الدكتور كيم.

    مسترشدين بتوقعاتهم النظرية ، حاول الفريق بعد ذلك التحقق من هذه المرحلة الفائقة المتوقعة في FeOOH الساخنة من خلال إجراء تجارب عالية الحرارة والضغط العالي باستخدام تقنية التسخين بالليزر في خلية سندان ماسي.

    قال الدكتور هو ، أحد المؤلفين الرئيسيين: "من الصعب تقنيًا التعرف على حركة ذرات H تجريبيًا ، ومع ذلك ، فإن تطور ارتباط O-H حساس لتحليل رامان الطيفي". "لذلك ، قمنا بتتبع تطور رابطة O-H والتقطنا هذه الحالة الغريبة في شكلها العادي."

    ووجدوا أن ارتباط O-H يلين فجأة فوق 73000 مرة من الضغط الجوي الطبيعي ، جنبًا إلى جنب

    55٪ إضعاف كثافة ذروة رامان O-H. تشير هذه النتائج إلى أن بعض H + قد يتم فصله عن الأكسجين ويصبح متحركًا ، مما يؤدي إلى إضعاف ترابط O-H ، بما يتوافق مع عمليات المحاكاة. وأوضح الدكتور هو أن "تليين وإضعاف رابطة O-H في ظروف الضغط العالي ودرجة حرارة الغرفة لا يمكن اعتباره إلا مقدمة للحالة فوق الأيونية لأن درجة الحرارة المرتفعة مطلوبة لزيادة الحركة خارج خلية الوحدة".

    في المواد فائقة التأين ، سيكون هناك تغيير واضح في الموصلية ، وهو دليل قوي على التأين الفائق. قام الفريق بقياس تطور الموصلية الكهربائية للعينة في درجات حرارة عالية وظروف ضغط. لقد لاحظوا زيادة مفاجئة في التوصيل الكهربائي حوالي 1500-1700 درجة مئوية و 121000 مرة من الضغط الجوي الطبيعي ، مما يشير إلى أن الهيدروجين المنتشر قد غطى العينة الصلبة بأكملها ، وبالتالي ، دخل في حالة فائقة الأيونية.

    "الحديد O من نوع البيريت2حx قال الدكتور ليو ، أحد المؤلفين الرئيسيين للعمل: "إنه مجرد مثال أول على الأطوار الفائقة التأين في الوشاح السفلي العميق." ومن المرجح جدًا أن الهيدروجين الموجود في الأكاسيد الحاملة للهيدروجين الكثيفة المكتشفة مؤخرًا يكون مستقرًا تحت قد تُظهر ظروف PT المرتفعة في الوشاح السفلي العميق ، مثل الأطوار المائية الكثيفة ، سلوكًا فائق التأين أيضًا ".


    مشكلة الوحدة فيما يتعلق بالبروتون - علم الفلك

    قائمة الثوابت الواردة هنا هي تلك المستخدمة في الغالب من قبل علماء الفلك. تتوفر قائمة كاملة بالثوابت الفيزيائية من مختبر الفيزياء التابع للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.

    بالإضافة إلى الثوابت ، قمت أيضًا بدمج بعض الكميات المفيدة.

    اسم: رمز: قيمة:
    وحدة فلكية أ. 1.496 × 10 11 متراً
    ثابت الكتلة الذرية مش 1.6605386x10 -27 كجم
    بولتزمان كونستانت ك 1.3806505x10 -23 J ك -1
    إلكترون فولت فولت 1.60217653x10 -19 جول
    ثابت الجاذبية جي 6.6742x10-11 م 3 كجم -1 ثانية -2
    ثابت الجاذبية على شريط h ز / ħ ج 6.7087x10 -39 (GeV / c 2) -2
    سنة ضوئية لاي 9.4605x10 15 م
    كتلة البروتون مص 1.67262171x10 -27 كجم
    كتلة النيوترون من 1.67492728x10-27 كجم
    كتلة الإلكترون مه 9.1093826x10-31 كجم
    كتلة ذرة الهيدروجين مح 1.6735x10 -27 كجم
    فرسخ كمبيوتر 3.0857x10 16 م
    بلانك كونستانت ح 6.6260693x10 -34 جول
    ثابت بلانك فوق 2 & # 960 ħ 1.05457168x10 -34 ج
    ريدبيرج كونستانت ص 6.6 × 10-12
    الكتلة الشمسية 1.989x10 30 كجم
    نصف القطر الشمسي 6.9599 × 10 8 م
    لمعان الشمس 3.90x10 26 واط
    سرعة الضوء ج 299.792.458 م ث -1
    جو قياسي 101.325 باسكال
    ستيفان بولتزمان كونستانت σ 5.670400x10 -8 واط م -2 ك -4
    قانون النزوح في فيينا ب 2.8977685x10 -3 ن ك
    السنة - الأرض 365.2564 يومًا
    السنة - الأرض 3.156 × 10 7 ثوانٍ


    خلل في مركبة كيوريوسيتي تم تتبعه في آلية الحفر

    يقوم المسؤولون بتقييم كيفية ضبط العمليات لجمع عينات من الصخور الأساسية في المستقبل مع المركبة الفضائية Curiosity Mars التابعة لناسا و # 8217s بعد تحديد مثقابها كمصدر محتمل لدائرة كهربائية قصيرة أوقفت حركة المسبار ورقم 8217 في أواخر فبراير.

    واجهت المركبة الجوالة المشكلة في 27 فبراير عندما حاولت نقل عينة حفر إلى أجهزتها الموجودة على متنها لتحليلها. اكتشف برنامج حماية الأعطال Curiosity & # 8217s تلقائيًا الخلل & # 8212 الذي وصفته وكالة ناسا على أنه تذبذب في التيار الكهربائي & # 8212 وتوقف حركة الذراع الروبوتية ، التي تحمل آلية الحفر وأخذ العينات.

    ظلت العربة الجوالة ثابتة منذ حدوث المشكلة ، حيث قام المهندسون على الأرض بتحليل سبب حدوث ماس كهربائي.

    & # 8220 اختبار التشخيص هذا الأسبوع كان مثمرًا في تضييق المصادر المحتملة للدائرة القصيرة العابرة ، & # 8221 قال جيم إريكسون ، مدير مشروع Curiosity & # 8217s في NASA & # 8217s Jet Propulsion Laboratory. & # 8220 السبب الأكثر ترجيحًا هو قصر متقطع في آلية الإيقاع في المثقاب. بعد مزيد من التحليل لتأكيد هذا التشخيص ، سنقوم بتحليل كيفية تعديل ذلك في الحفر في المستقبل. & # 8221

    حفر الفضول في صخرة عند قاعدة جبل شارب & # 8212 ، وهي قمة شاهقة على سطح المريخ حيث يمكن أن تحمل الرواسب ذات الطبقات أدلة على بيئة مريخية قديمة صالحة للسكن & # 8212 في أواخر فبراير.

    تقول ناسا إن وحدة الحفر تستخدم الدوران وحركة الطرق للدفع في الصخور. يتم التقاط المسحوق من الصخور التي تم حفرها بواسطة Curiosity في أخاديد المثقاب ، ثم يتم رجها في آلية لغربلة العينة قبل إسقاطها في المختبر المصغر للعربة الجوالة & # 8217s.

    يستخدم كيوريوسيتي آلية إيقاعية لإزالة المسحوق من الحفر & # 8217 s الأخاديد.

    كرر المهندسون هذا الأسبوع حركة المثقاب التي أدت إلى حدوث ماس كهربائي كجزء من الاختبار لتحديد السبب.

    & # 8220 أثناء التكرار الثالث من أصل 180 تكرارًا صعودًا وهبوطًا للإجراء ، حدثت دائرة قصر ظاهرة لأقل من جزء من مائة من الثانية ، & # 8221 قالت وكالة ناسا في تقرير الحالة يوم الجمعة. & # 8220 على الرغم من صغر حجمه وعابرته ، إلا أنه كان كافياً لتشغيل الحماية من الأخطاء التي كانت نشطة (27 فبراير) ضمن المعلمات التي كانت موجودة في ذلك الوقت. & # 8221

    جمعت العربة الجوالة خمس عينات حفر سابقة دون مشاكل.

    تخطط وحدات التحكم الأرضية لتحريك الذراع الروبوتية للعربة الجوالة والتحقق مما إذا كانت الدائرة القصيرة تختفي عندما يكون الملحق في اتجاه مختلف.

    & # 8220 بعد هذه الاختبارات ، يتوقع الفريق الانتهاء من معالجة عينة المسحوق التي يحتفظ بها الذراع حاليًا ثم تسليم أجزاء من العينة إلى أدوات المختبر الموجودة على متن الطائرة ، & # 8221 تقرير الحالة. & # 8220 بعد ذلك ، سيستأنف كيوريوسيتي تسلق جبل شارب. & # 8221


    مشكلة الوحدة فيما يتعلق بالبروتون - علم الفلك

    تزود هذه الوحدة الطلاب بمقدمة لبعض المفاهيم الرئيسية في علم الفلك. تتضمن الوحدة أصل وطبيعة النجوم والنظام الشمسي واستخدام التلسكوبات لرصد وتصوير معالم السماء ليلاً.

    عند الانتهاء من هذه الوحدة ، يجب أن يكون الطلاب قادرين على:

    1. شرح وتطبيق المفاهيم والمبادئ والنظريات المناسبة لعلم الفلك التمهيدي
    2. وصف وشرح الهيكل العام للكون والنظام الشمسي
    3. وصف النظريات الرئيسية لتطور النجوم ، وخصائص أطوار النجم خلال تطوره
    4. وصف النظريات الرئيسية لتشكيل النظام الشمسي وخصائص نظام الكواكب
    5. وصف خصائص المجرات وهيكل مجرة ​​درب التبانة
    6. شرح بناء الأنواع الرئيسية من التلسكوبات ، واستخدام التلسكوب للمشاهدة الفلكية
    7. إظهار المهارات في استخدام الكاميرا لتصوير الأبراج النجمية
    8. إظهار المهارات في تخطيط التحقيق وجمع البيانات ومعالجة البيانات والاتصال في المختبر والعمل الميداني المرتبط بظواهر علوم الفضاء.

    1- الكون:
    مكونات المادة والطاقة. مكونات المجرات والنجوم والأنظمة الشمسية والجزيئات بين النجوم والأشعة الكونية. مسافات الوحدة الفلكية ، الفرسخ ، والسنة الضوئية.

    2- النظام الشمسي:
    تكوين النظام الشمسي ، مدارات الكواكب ، فترات الكواكب ، تكوين الكواكب ، الغلاف الجوي ، والأقمار الصناعية الطبيعية.

    3. الكواكب:
    وصف مفصل لعطارد والمريخ كأمثلة للكواكب الأرضية ، والمشتري وزحل كأمثلة لكواكب المشتري.

    4 - النيازك والمذنبات:
    وصف المصطلحات النيزك ، النيزك ، النيزك. خصائص النيازك الحجرية والحديدية والحديدية. تصنيف وأصل النيازك. هيكل المذنبات. اختبارات لنماذج المذنبات.

    5. الشمس:
    هيكل الشمس ، والخصائص الفيزيائية للمناطق الهيكلية. السمات السطحية لبقع الشمس والتوهجات والبرز. فترة دوران الشمس.

    6- الأدوات الفلكية:
    تلسكوبات الانكسار. التلسكوبات العاكسة للتصميمات البؤرية الممتازة و Newtonian Cassegrain و Coude. تلسكوب شميت. حوامل تلسكوب الاستوائية والتازيموث. وظائف وخصائص التلسكوبات الراديوية.

    7. التطور النجمي:
    لمعان ودرجات حرارة سطح النجوم. المقادير الظاهرة والمطلقة. مخطط هيرتزبرونج-راسل. تطور النجم من سديم إلى ثقب أسود.

    8. الأبراج:
    الأبراج الرئيسية في نصف الكرة الجنوبي. أصول تسمية الكوكبة. ملامح الأبراج الرئيسية.

    9. المجرات:
    تصنيف المجرات هابل. وصف مفصل لمجرة درب التبانة. تطور المجرة.

    10. علم الكونيات:
    ركود المجرات. نماذج الكون بواسطة Big Bang و Steady State و Oscillating Universe Theories. اختبارات لنماذج الكون. مشكلة التحول الأحمر.


    مشكلة الوحدة فيما يتعلق بالبروتون - علم الفلك

    قد يكون عدد من الأحداث المهمة المرتبطة بالدورات الشمسية السابقة مسؤولة عن العديد من الحالات الشاذة التشغيلية للمركبة الفضائية. علاوة على ذلك ، تعتبر الحماية من الإشعاع قضية رئيسية لمشغلي المحطات الفضائية أو للمهام الممتدة إلى كوكب المريخ أو زيارة العودة إلى القمر. لهذه الأسباب وغيرها ، ظهر اهتمام كبير في السنوات الأخيرة فيما يتعلق بالتنبؤ بتدفق البروتون الشمسي من البيانات التي تم جمعها خلال الدورات الشمسية السابقة.

    تأثيرات البروتون الشمسي على أنظمة الفضاء

    أدى الاتجاه في السنوات الأخيرة نحو مكونات إلكترونية أصغر وأسرع وكاشفات أكثر حساسية إلى الحاجة إلى فهم تأثيرات البروتون الشمسي على أنظمة المركبات الفضائية والحماية منها. في الأقمار الصناعية السابقة ، تم استخدام مكونات أكبر مما يعني أن الجسيمات المفردة يمكن أن تؤثر فقط على حجم محدود من الجهاز ، وبالتالي فإن الضرر التراكمي الناتج عن تفاعلات الجسيمات المتعددة فقط يمكن أن يؤدي إلى حدوث خلل. مع تقليص حجم الأجهزة الحديثة لتحسين سرعة المعالجة واستهلاك الطاقة ، يمكن أن يكون لجسيم واحد تأثير كبير وقد يتسبب في أضرار لا رجعة فيها للجهاز الإلكتروني. نتيجة لذلك ، تكون هذه الأجهزة أكثر عرضة للتأثيرات الإشعاعية من المكونات القديمة.

    التأين هو الآلية الرئيسية التي تسمح للبروتون النشط بإيداع الطاقة أثناء مروره عبر المادة. ينتج عن الطاقة التي يتخلى عنها الجسيم الساقط تكوين أزواج من الثقوب الإلكترونية والتي بدورها تتسبب في تدهور أداء الجهاز.

    يحدث ضرر الإزاحة عندما ينقل البروتون النشط الوارد الزخم إلى ذرات المادة المستهدفة. إذا تم نقل طاقة كافية ، يمكن إخراج الذرة من موقعها ، تاركًا شاغرًا أو عيبًا. العمليات الفيزيائية التي تلت ذلك متنوعة ومعقدة ، ولكن مرة أخرى انخفاض أداء الجهاز هو النتيجة النهائية. هذه آلية مهمة في الخلايا الشمسية ، CCD ، مقرنة البصريات وتدهور المواد.

    هناك آليتان أخريان مهمتان هما تلك الخاصة بالحدث المنفرد (SEU) ومزلاج الحدث الفردي (SEL) الذي يحدث عندما يرسب الجسيم المشحون بالحادث مسار شحن قصير ولكنه مكثف في الحجم الحساس للمكون. مسار الشحن هذا قادر على عكس الحالة المنطقية لعنصر الذاكرة (SEU) أو التسبب في مزلاج مدمر حيث يتم إنشاء مسار تيار طفيلي ، مما يسمح للتيارات الكبيرة بتدمير الجهاز. تقتصر هذه العملية بشكل أساسي على الأيونات ذات العدد الذري الأعلى من البروتونات ، نظرًا لأن نقل الطاقة الخطي (LET أو dE / dx) للأيونات الثقيلة أكبر بكثير من البروتونات. ومع ذلك ، يمكن أن تخضع البروتونات النشطة لتفاعلات نووية مع المواد المكونة ، وتؤدي نواتج التفاعل قصيرة المدى إلى توليد شحنة محلية مكثفة ، مما ينتج عنه SEU أو حتى مزلاج.

    يتأثر أداء الخلايا الشمسية أيضًا سلبًا بآليات التأين والإزاحة الموضحة أعلاه. يؤدي التدهور إلى تقليل كل من الجهد والتيار الناتج ، مما قد يكون له آثار وخيمة على عمر المركبة الفضائية.

    عادة ما تصنع الخلايا الشمسية من السيليكون ، على الرغم من أن خلايا زرنيخيد الغاليوم يمكن أن توفر كفاءة معززة بتكلفة إنتاج متزايدة يتم ترتيبها في سلسلة وبالتوازي لتوفير الجهد المطلوب ومستويات التيار ، على التوالي ، وتشكيل مجموعة الطاقة الشمسية بشكل جماعي. وبالتالي ، إذا فشلت خلية واحدة في سلسلة من الخلايا ، فسوف تتطور دائرة مفتوحة مما يؤدي إلى فقد إجمالي للطاقة. يمكن ترتيب سلاسل الخلايا الشمسية بطريقة تقلل من فقد الطاقة من مجموعة كاملة ، ولكن التدهور أمر لا مفر منه.

    الخلايا الشمسية محمية في المقدمة بواسطة غطاء زجاجي ، مما يوفر حماية ضد البروتونات. يمكن أن تعوض عمليات التلدين أيضًا تدهور الأداء الناجم عن بيئة الإشعاع المحيطة. هذا ينطبق بشكل خاص على خلايا زرنيخيد الغاليوم وبدرجة أقل على خلايا السيليكون.

    ستحتاج البعثات المأهولة بين الكواكب المستقبلية إلى النظر في نشاط التوهج الشمسي بعناية شديدة بسبب الآثار الضارة الواضحة للإشعاع على الإنسان. يمكن أن تؤدي الجرعات العالية جدًا خلال مرحلة العبور للبعثة إلى مرض الإشعاع أو حتى الوفاة. وينطبق هذا أيضًا على الزيارات الممتدة إلى أسطح الكواكب والأقمار الأخرى التي تفتقر إلى مجال مغناطيسي قوي قادر على تشتيت الجسيمات الشمسية. يعد تحديد خطر الإصابة بالسرطان بعد عدة سنوات من المهمة أكثر صعوبة إلى حد ما ، ولكن يجب أيضًا أخذها في الاعتبار عند تخطيط المهمة.

    يجب وضع تدابير كافية للحماية من الإشعاع لأي مساعي طويلة بين الكواكب. ستكون ملاجئ العواصف ضرورية على كل من المركبات الفضائية العابرة وعلى سطح الكوكب. يمكن توفير هذا الأخير إلى حد ما من خلال السمات الجيولوجية للجسم الذي تمت زيارته. يعد تصميم الحماية من الإشعاع لمركبة فضائية أكثر صعوبة نظرًا للقيود المتأصلة المرتبطة ببناء مركبة فضائية بين الكواكب.

    • الجرعة المؤينة: SHIELDOSE و SHIELDOSE-2
    • فقدان الطاقة غير المؤين
    • ضرر الإزاحة في الخلايا الشمسية: EQFLUX
    • يضطرب حدث واحد: كريمي

    توقع أحداث البروتون الشمسي

    تعد التنبؤات قصيرة المدى ضرورية لأية مهام تتطلب نشاطًا خارج المركبة (EVA) وتشغيل أجهزة الكشف العلمية الحساسة للإشعاع. يمكن أن توفر المراقبة في الوقت الفعلي للشمس تحذيرًا مفيدًا لنشاط التوهج الشمسي ، حيث ترتبط أحداث البروتون الكبيرة عادةً بالانبعاث القوي للإشعاع الكهرومغناطيسي ، مثل الضوء المرئي وموجات الراديو والأشعة السينية الناعمة أثناء التوهج.

    بحكم السفر بسرعة الضوء ، يصل الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى جوار الأرض (أو أي مكان آخر في الفضاء) قبل وصول أي إشعاع جسيمي (يستغرق الإشعاع الكهرومغناطيسي 8.5 دقيقة للوصول إلى الأرض من الشمس ، في حين أنه غير نسبي تصل الجسيمات إلى الأرض بعد ساعات أو أيام فقط ، اعتمادًا على طاقة الجسيمات). تحتاج البروتونات أولاً إلى الانتشار عبر الهالة الشمسية إلى أسفل خط المجال المغناطيسي بين الكواكب عن طريق الانتشار. يمكن أن تسبب هذه العملية بالفعل توهينًا كبيرًا لتدفقات الجسيمات إذا كان موقع التوهج على مسافة كبيرة من خط الحقل. والخطوة التالية هي الانتشار عبر الوسط بين الكواكب على طول خطوط المجال المغناطيسي ، والتي تتبنى خلال الظروف الهادئة تكوينًا حلزونيًا أرخميدس.خلال هذه المرحلة من الانتشار ، يمكن تعديل مجموعة البروتونات الشمسية بشكل كبير من خلال العديد من العمليات الفيزيائية مثل الانتشار والتسارع الناتج ، على سبيل المثال ، عن طريق صدمات السفر بين الكواكب أو مناطق التفاعل المتداخل. عادة ما تكون البروتونات مبعثرة عن طريق الوسط بين الكواكب ، مما يؤدي إلى تدفقات شبه متناحية. ومع ذلك ، فإن بعض السمات واسعة النطاق للمجال المغناطيسي مثل الزجاجات المغناطيسية أو الغيوم يمكن أن تتسبب في أن تتبنى الجسيمات المشحونة مؤقتًا توزيعات متباينة للغاية.

    ينشأ اتصال خط المجال بين الكواكب الأكثر مباشرة مع الأرض بالقرب من خط طول هوليوجرافيك 60 درجة غربًا. وبالتالي ، فمن الممكن تمامًا أن يؤدي حدوث توهج كبير بعيدًا عن خط الطول هذا إلى زيادة طفيفة في تدفقات البروتون الشمسي على الأرض. لذلك من المهم أن تكون قادرًا على التمييز بين هذه الإنذارات الكاذبة التي من شأنها أن تتداخل مع عمليات المركبة الفضائية دون سبب وجيه. من الضروري أيضًا أن تكون قادرًا على الحصول على تحذير مسبق من البروتونات الشمسية عند عدم رصد أي نشاط كهرومغناطيسي. يمكن أن يحدث هذا عندما يكون موقع التوهج مخفيًا خلف الطرف الشمسي ، مما يجعل عمليات المراقبة البصرية أو الراديوية أو بالأشعة السينية صعبة ، إن لم تكن مستحيلة. يوضح الشكل 1 مخططًا مثاليًا للوسط بين الكواكب وانتشار الإشعاع بين الشمس والأرض.

    الشكل 1. تمثيل مثالي للوسط بين الكواكب بين الشمس والأرض (مقتبس من Smart [1988]).

    مطلوب تنبؤات طويلة الأجل لمستويات الإشعاع الناتجة عن الأحداث إذا كان لابد من تجنب التصميم المفرط المكلف أو المهمة التي تهدد التصميم. الجرعة المتراكمة على مدى عمر المهمة هي دالة لتدفق البروتون الشمسي (باستثناء المدارات الأرضية المنخفضة ذات الميل المنخفض ، حيث يوفر التدريع المغنطيسي الأرضي الحماية) ، لذلك يحتاج مهندس المركبة الفضائية إلى تقدير موثوق لهذا الانسياب لتحسين معلمات التصميم.

    كما هو الحال مع أي شكل من أشكال التنبؤ طويل الأجل المستند إلى الملاحظات السابقة ، يلعب التفسير الإحصائي للبيانات دورًا مركزيًا في تعريف النموذج النهائي. سيكون حجم مجموعة البيانات المستخدمة دائمًا عاملاً مقيدًا لمستوى الثقة المرتبط بأي نموذج بروتون شمسي. كانت القياسات في الموقع لجسيمات الحدث الشمسي بواسطة الأقمار الصناعية متاحة فقط منذ الأيام الأولى لعصر الفضاء. قبل ذلك ، لا يمكن الاستدلال على تأثيرات الأحداث الشمسية إلا من خلال قياسات أرضية أو على ارتفاعات منخفضة يتم إجراؤها عن طريق سبر الصواريخ أو البالونات. لسوء الحظ ، فإن مثل هذه التقنيات عرضة لعدم الدقة ولا يمكن استخدامها إلا بثقة حقيقية للدورة الشمسية الأخيرة قبل ظهور تكنولوجيا الأقمار الصناعية.

    نماذج البروتون الشمسي

    نموذج الملك

    الشكل 2. متوسط ​​عدد البقع الشمسية السنوي. تشير الخطوط الرأسية الزرقاء والخضراء إلى تواريخ الحد الأقصى والحد الأدنى للطاقة الشمسية ، على التوالي ، تُظهر المستطيلات الحمراء الفترات القصوى للشمس التي حددها Feynman et al. [1993] لنماذج JPL.

    أشارت تنبؤات الدورة الشمسية 21 إلى أن عدد البقع الشمسية سيكون على الأرجح أقل من الرقم الذي تم قياسه خلال الدورة 20 ، على الرغم من أن هذا كان خاطئًا. بافتراض أن عدد البقع الشمسية والتفاعل السنوي المتكامل للبروتون الشمسي مرتبطان خطيًا ، اختار كينج تجاهل مجموعة بيانات الدورة الشمسية 19 وأخذ القياسات التي تم إجراؤها فقط في الدورة 20 كممثل للدورة 21.

    تم إنشاء مجموعة البيانات بشكل أساسي من قياسات البروتون (في نطاق الطاقة 10-100 ميغا إلكترون فولت) التي تم إجراؤها بواسطة أدوات على IMP 4 و 5 و 6 ، والتي طارت جميعها في مدارات مركزية الأرض وإهليلجية عالية. تمت معايرة البيانات من أي جهاز فردي أو قمر صناعي بقياسات مستقلة كلما أمكن ذلك ، للتحقق من الاتساق المتبادل لقاعدة البيانات الكاملة.

    هناك 25 حدثًا فرديًا مستخدمة في قاعدة بيانات King ، بما في ذلك حدث البروتون العظيم في أغسطس 1972 ، والذي يمثل حوالي 70 ٪ من إجمالي و gt10 MeV flence للدورة الشمسية الكاملة. نظرًا لأن هذا الحدث الكبير قدم مثل هذه المساهمة المهيمنة في إجمالي دورة الطاقة الشمسية ، فقد قرر King فصلها عن الأحداث الـ 24 المتبقية ، وتصنيفها على أنها حدث كبير بشكل غير طبيعي (AL) ، على عكس الأحداث العادية المتبقية. من المقبول عمومًا أنه إذا كانت مهمة أبولو قد طارت خلال حدث أغسطس 1972 ، لكان رواد الفضاء قد تلقوا جرعات شديدة (وربما قاتلة) من الإشعاع. طار أبولو 16 في أبريل 1972 وحلقت المهمة التالية (والأخيرة) للبرنامج في ديسمبر من نفس العام.

    اعتمد النهج الإحصائي الذي استخدمه كنغ على الأساليب التي استخدمها Yucker [1972] و Burrell [1972] في تحليلاتهم لبيانات البروتون الشمسية السابقة. قدم Yucker مفهوم الاحتمال المركب لتحديد احتمال P لتجاوز حد معين من البروتونات ذات طاقة أكبر من E خلال مهمة تدوم t سنوات مثل


    حيث f = 10 F و N هو العدد المرصود للأحداث التي تحدث في T سنوات. يُعطى احتمال p لمراقبة الأحداث n بالضبط في سنوات t من خلال تمديد Burrell [1972] لإحصاءات بواسون:


    وهو صالح للسكان الذين لديهم عدد قليل من العينات. يُعطى الاحتمال Q بأن اللوغاريتم للتأثير المشترك للأحداث n سوف يتجاوز F من خلال:


    حيث يتم تعريف Q العودية في التكامل على أنها وحدة إذا كانت وسيطة اللوغاريتم أقل من أو تساوي الصفر ، وتكون صفرًا إذا كانت x & lt F و n = 1 في وقت واحد. إذا تم توزيع الطلاقة اللوغاريتمية بشكل طبيعي ،


    حيث & lt F & gt هو متوسط ​​الطلاقة اللوغاريتمية و sigma هو الانحراف المعياري.

    تم العثور على طيف الطاقة المتكامل لحدث أغسطس 1972 ليكون أفضل تمثيل تحليليًا من خلال الأسي في الطاقة:

    J (& gt E) = J 0 exp [(30- E) / E 0] ،
    مع J 0 = 7.9x10 9 cm -2 و E 0 = 26.5 MeV. تم العثور على الأحداث العادية على أفضل وجه بالتقريب الأسي في الصلابة R ، والتي ترتبط بالبروتونات بالطاقة على النحو التالي:

    R = (E 2 + 1862 E) 1/2/1000
    ويقاس بوحدات GV. آدمز وآخرون [1981] تناسب أسلوب الطلاقة في الأحداث العادية مثل

    J = 8.38x10 7 (e - E /20.2 + 45.6 هـ - E / 3).
    هذا هو طيف البروتون النموذجي المتوقع وصوله إلى الوسط الكوكبي القريب من الأرض نتيجة لحدث عادي ، يتكامل خلال فترة الحدث. آدمز وآخرون [1981] يوفر أيضًا أسوأ حالات الطيف:

    J = 2.865x10 8 (e - E / 30 + 22.0 e - E / 4) ،
    وهو الطيف الأكثر كثافة (بمستوى ثقة 90٪) المتوقع في الوسط بين الكواكب بالقرب من الأرض نتيجة لحدث عادي. يتم عرض الأطياف الثلاثة في الشكل 3.

    الشكل 3. الأطياف المستخدمة في نموذج King [1974] للبروتون الشمسي: ___ طيف حدث AL ___ متوسط ​​الحدث العادي ___ أسوأ حالة عادية بنسبة 90٪.

    نموذج مختبر الدفع النفاث

    مجموعة البيانات المستخدمة من قبل Feynman et al. [1990] بالنسبة للنسخة الأولى من نموذج JPL-85 JPL تتضمن ملاحظات تم الحصول عليها بين عامي 1956 و 1963 (خلال الدورة الشمسية 19) باستخدام كاشفات تُطلق على الصواريخ والبالونات. بعد عام 1963 ، أصبح رصد الأقمار الصناعية لبيئة الإشعاع القريب من الأرض أمرًا روتينيًا وتم جمع قاعدة بيانات مستمرة بشكل أساسي من القياسات التي أجرتها العديد من المركبات الفضائية. تغطي البيانات المستخدمة في نموذج JPL-85 ثلاث دورات شمسية.

    باستخدام التواريخ الدقيقة للحد الأقصى للطاقة الشمسية (1957.9 و 1968.9 و 1979.9 و 1989.9) كسنة مرجعية صفرية لكل دورة ، تمكن فاينمان وزملاؤه من إثبات أن المرحلة النشطة من الدورة الشمسية استمرت لمدة 7 سنوات من دورة 11 سنة كاملة . تبدأ سنوات الطلاقة العالية قبل 2.5 سنة من التاريخ المرجعي الصفري ، وتنتهي بعد 4.5 سنة من هذا التاريخ (انظر الشكل 2). لذلك يوجد عدم تناسق في تردد الحدث وشدته فيما يتعلق بالذروة في النشاط الشمسي. يعتبر نموذج مختبر الدفع النفاث (JPL) فقط تأثيرات البروتونات الشمسية طوال السنوات السبع الخطرة للدورة الشمسية ، ويتجاهل التألق خلال السنوات الأربع المتبقية من الهدوء.

    تم استبدال نموذج JPL-85 بإصدار أحدث ، JPL-91 [Feynman et al. ، 1993]. لا يبدو أن تكرار حدوث الأحداث الرئيسية التي تهيمن على الطلاقة الكلية موزعة بشكل عشوائي في الوقت المناسب. بدلاً من ذلك ، يبدو أنها أكثر شيوعًا في بعض الدورات الشمسية من غيرها. على وجه الخصوص ، في السنوات الخمس والعشرين بين عامي 1963 و 1988 ، كان هناك حدث رئيسي واحد فقط (1972). في المقابل ، وقعت 3 أو 4 أحداث رئيسية في الفترة الزمنية القصيرة من 1957 إلى 1963 ، ووقعت 4 أو 5 أحداث رئيسية بين عامي 1989 و 1991. لذلك من الضروري أن يتم جمع مجموعة البيانات الخاصة بنموذج البروتون الشمسي على عدة مصادر للطاقة الشمسية. دورات بحيث تحتوي على عينة إحصائية جيدة للأحداث الكبرى. في الوقت الذي تم فيه بناء نموذج JPL-85 ، حدث حدث بروتون رئيسي واحد فقط منذ عام 1963 عندما أصبح جمع البيانات في الفضاء أمرًا روتينيًا. في نموذج JPL-85 ، تم التعامل مع هذه المشكلة باستخدام البيانات التي تم جمعها قبل عام 1963. على الرغم من أن هذه البيانات كانت ذات جودة جيدة بشكل مدهش ، فقد تم جمعها وتحليلها باستخدام تقنيات مختلفة من البيانات التي تم جمعها بعد عام 1963. لم تشكل مجموعة البيانات المستخدمة في نموذج JPL-85 مجموعة بيانات موحدة. أتاح وقوع أحداث بروتونية كبرى في أوائل التسعينيات الفرصة لتصحيح هذا الضعف في نموذج JPL-85. في الوقت نفسه ، تم تمديد نطاق طاقة النموذج.

    تتكون مجموعة البيانات المستخدمة في نموذج JPL-91 من سجل مستمر تقريبًا لمتوسط ​​التدفقات اليومية فوق عتبات الطاقة البالغة 1 و 4 و 10 و 30 و 60 ميغا إلكترون فولت. تُعرَّف أحداث البروتون التي تم أخذها في الاعتبار في نماذج مختبر الدفع النفاث (JPL) على أنها التدفق الكلي الذي يحدث على مدار سلسلة من الأيام التي تجاوز خلالها تأثير البروتون حدًا محددًا. عتبات طراز JPL-91 (بالسنتيمتر -2 ثانية -1 ريال -1) هي 10 و 5 و 1 و 1 و 1 لحدود الطاقة الخمسة.

    تعتبر الخصائص الإحصائية للأحداث التي تحدث خلال الفترات النشطة للدورة الشمسية منفصلة عن تلك التي تحدث خلال فترات الهدوء. بالنسبة لنماذج مختبر الدفع النفاث ، كان من المفترض أنه لا يوجد تدفق كبير للبروتون خلال فترات الهدوء وأن النموذج الوحيد المطلوب هو واحد للفترات النشطة. لذلك ، تم استخدام البيانات التي تم جمعها خلال السنوات السبع النشطة للدورات فقط.

    يمكن أن يتلاءم التوزيع الاحتمالي التراكمي لجزء الطلاقة العالية من البيانات بشكل جيد مع التوزيع اللوغاريتمي الطبيعي. يوضح الشكل 4 توزيع فلورات الحدث الشمسي لبروتونات الطاقة و gt60 MeV. تم ترتيب الأحداث وفقًا لسجل الطلاقة وتم رسمها مقابل النسبة المئوية للأحداث المرصودة التي لها حجم أقل من الحدث المحدد. يتم قياس المحور الأفقي للمخطط بحيث تظهر مجموعة البيانات الموزعة بشكل طبيعي كخط مستقيم. التوزيع الحقيقي للبيانات ليس لوغاريتميًا طبيعيًا لأنه في البيانات الحقيقية يوجد دائمًا المزيد من الأحداث كلما كان حجم الحدث أصغر ، بينما بالنسبة للتوزيع اللوغاريتمي الطبيعي ، يوجد متوسط ​​حجم الحدث وعدد الأحداث يتناقص للأحداث الأصغر والأكبر على حد سواء من ذلك يعني. لهذا السبب ، لا يمكن توقع أن تكون التوزيعات مناسبة بواسطة خط مستقيم لتأثيرات أقل من متوسط ​​مجموعة البيانات. ومع ذلك ، فإن تقدير إجمالي التدفق المتراكم أثناء المهمة يهيمن عليه تقدير احتمالية حدوث الأحداث الكبيرة ولن يتغير بسبب التقليل من احتمالية وقوع الأحداث الصغيرة. السؤال المهم هو تقدير حدوث أكبر الأحداث. يتم فرض الخط المستقيم المناسب لتوزيع تأثير الحدث في الشكل 4.

    الشكل 4. توزيع تدفق الأحداث الشمسية للسنوات النشطة للطاقة الشمسية بين 1963 و 1991 لبروتونات الطاقة و gt60 ميغا إلكترون فولت التي يتجاوز متوسط ​​التدفق اليومي فيها 1.0 سم -2 ثانية -1 ريال -1. الخط المستقيم هو التوزيع اللوغاريتمي الطبيعي المناسب (من [Feynman et al. ، 1993]).

    إن صياغة نماذج JPL هي نفسها تمامًا تلك المستخدمة من قبل King باستثناء تعريف الوظيفة p (n ، t N ، T). تحتوي مجموعة بيانات JPL على عدد أكبر بكثير من الأحداث بحيث تكون إحصاءات Poisson الصافية قابلة للتطبيق:


    حيث أوميغا هي متوسط ​​عدد الأحداث التي حدثت خلال فترة المراقبة: أوميغا = N / T. يمكن إنشاء الوظيفة Q (& gt F ، E n) التي تعطي احتمالية أن يتجاوز لوغاريتم التدفق المشترك لعدد n من الأحداث F ، باستخدام تقنية مونت كارلو التي تحاكي عددًا كبيرًا (100000) من الانعكاسات العشوائية من معكوس التوزيع اللوغاريتمي الطبيعي.

    يتم تقديم نماذج JPL كمنحنيات احتمالية لتجاوز طلاقة معينة أثناء مهمة ذات مدة محددة. تم تمثيل منحنيات احتمالية الطلاقة لفترات مختلفة في الشكل 5 لبروتونات الطاقة و gt60 MeV. تعطي منحنيات الاحتمال احتمال تجاوز طلاقة معينة خلال عمر المهمة بافتراض مسافة مركزية ثابتة للشمس تبلغ 1 AU. لاستخدام منحنيات الاحتمال ، ابحث عن الخط الذي يتوافق مع طول المهمة المطلوب خلال سنوات النشاط الشمسي (يجب افتراض أن الانسيابية في دورة واحدة مدتها 11 عامًا تساوي 7 سنوات من الطلاقة). حدد مستوى الثقة المطلوب ، مع التذكير بأن مستوى الثقة على سبيل المثال 95٪ يعني أن 5٪ فقط من المهام المماثلة لتلك التي تم النظر فيها سيكون لها طلاقة أكبر من تلك المحددة لمستوى الثقة 95٪ (أي الاحتمال + مستوى الثقة = 100٪ ). بعد ذلك ، يعطي الإحداثي السلاسة الطلاقة التي لن يتم تجاوزها بمستوى الثقة المحدد. في التطبيق العددي للنماذج ، يتم تمثيل منحنيات الاحتمال كمجموعة منفصلة من النقاط التي يتم إجراء الاستيفاء الخطي بينها. يستخدم الاستيفاء أو الاستقراء للطاقات المختلفة عن عتبات النموذج ملاءمة أسية للطلاقة من حيث الصلابة.

    الشكل 5. منحنيات احتمالية فلوينس لبروتونات الطاقة و gt60 MeV لفترات مهمة مختلفة (من [Feynman et al. ، 1993]).

    فاينمان وآخرون. [2002] درس ملاحظات أحداث الجسيمات الشمسية التي حدثت منذ تطوير نموذج JPL 1991 (حتى 1998) وخلص إلى أن الملاحظات الجديدة تندرج جيدًا ضمن توزيع الانسياب الذي استند إليه نموذج JPL 1991. ومن ثم ، استنتج المؤلفون أنه لا داعي لإجراء أي تغيير على توزيع الاحتمالات المستخدم في نموذج JPL 1991 وأنه لم يعد من الضروري تسمية نموذج JPL بحلول السنة التي تنتهي خلالها مجموعة البيانات. يمكن الآن تسمية النموذج ببساطة بنموذج JPL.

    روزنكفيست وآخرون. (2005 ، 2007) نماذج

    القيم المحدثة لمعاملات نموذج JPL
    معامل & GT10 ميغا إلكترون فولت & gt30 ميغا إلكترون فولت
    سجل10(& مو) 8.07 7.42
    سجل10(&سيجما) 1.10 1.2
    ث 6.15 5.40

    نماذج ESP

    كانت الأساليب السابقة لنمذجة توزيعات تأثير البروتون الشمسي ذات طبيعة تجريبية إلى حد كبير. تم استخدام التوزيعات اللوغاريتمية غير الطبيعية لوصف تأثيرات الأحداث الكبيرة ، ولكنها تنحرف عن التوزيعات المقاسة لتأثيرات الأحداث الأصغر [King، 1974 Feynman et al. ، 1993]. تم استخدام قوانين القوة ، التي تصف الأحداث الصغيرة بشكل جيد للغاية ، ولكنها تبالغ في تقدير احتمالية الأحداث الكبيرة ، [Gabriel and Feynman ، 1996]. كلا النوعين من الأساليب لها مزايا. ومع ذلك ، فهم لا يصفون التوزيع الكامل بدقة ، ولا يسمحون بإمكانية وقوع أحداث كبيرة بشكل لا نهائي ، ويفتقرون إلى التبرير المادي والرياضي القوي.

    تنشأ الصعوبة الأساسية في وصف توزيع تأثير البروتون الشمسي من الطبيعة غير المكتملة للبيانات ، خاصة بالنسبة لأحداث الطلاقة الكبيرة. على سبيل المثال ، في آخر 3 دورات كاملة ، والتي امتدت تقريبًا 33 عامًا ، أنتجت 3 أحداث منفصلة فقط تدفق & gt10 MeV بحوالي 10 10 سم -2 أو أكثر. توصيف الطبيعة الاحتمالية لهذه الأحداث الكبيرة جدًا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات تأثيرات الإشعاع

    سبب آخر لإعادة تقييم نماذج تأثير حدث البروتون الشمسي التراكمي هو أن نهجًا دقيقًا ظهر لوصف التوزيع الأساسي أو الأولي لتأثيرات حدث البروتون الشمسي [Xapsos et al. ، 1999]. وهو مبني على نظرية الانتروبيا القصوى [Kapur ، 1989] ويتنبأ بتوزيع أولي هو قانون قوة مبتور في حالة طلاقة الحدث. يوفر مبدأ الانتروبيا القصوى إجراءً رياضيًا لتوليد أو اختيار توزيع احتمالي عندما تكون البيانات غير كاملة. ينص على أن التوزيع الذي يجب استخدامه هو التوزيع الذي يزيد من الانتروبيا ، وهو مقياس لعدم اليقين ، يخضع للقيود التي تفرضها المعلومات المتاحة. ينتج عن مثل هذا الاختيار التوزيع الأقل تحيزًا في مواجهة المعلومات المفقودة. يظهر مثال في الشكل 6 ، وهو رسم بياني لعدد الأحداث لكل سنة نشطة شمسيًا تتجاوز حدثًا معينًا طلاقة مقابل الطلاقة. تمثل النقاط انعكاسات الحدث المقاسة و gt30 MeV خلال السنوات النشطة من الدورات الشمسية 20-22. تتم مقارنة هذه التوزيعات التي تنبأت بها تقنية الانتروبيا القصوى ، الموضحة بالخط. هذا النهج هو تحسن كبير في وصف توزيع الأحداث مقارنة بالطرق التجريبية السابقة مثل تلك التي تستخدم التوزيعات اللوغاريتمية الطبيعية وقوانين القوة. نظرًا لأن نموذج الانطلاقة التراكمية يجب أن يعتمد على بعض التوزيع الأولي لتأثيرات الأحداث ، فمن المفيد استخدام التوزيع المحسن الذي تم الحصول عليه من نهج الانتروبيا القصوى.

    الشكل 6. توزيع و gt30 ميغاواط حدث البروتون الشمسي.

    تمت معالجة بيانات حدث البروتون الشمسي من آخر 3 دورات شمسية كاملة (20-22) للحصول على انعكاسات الحدث. كان مصدر بيانات الدورة 20 هو الأقمار الصناعية IMP-3 و -4 و -5 و -7 و -8. كانت البيانات من الدورة 21 من IMP-8. تم استخدام بيانات الأقمار الصناعية GOES-5 و -6 و -7 ، والتي تمتد إلى طاقات بروتونية أعلى بكثير ، للدورة 22. فقط الأحداث التي تحتوي على حد أدنى من الطلاقة و Phi min تم أخذها في الاعتبار. يعتمد الحد الأدنى من التألق على نطاق طاقة البروتون [Xapsos et al. ، 1999] وهو مدرج في الجدول 1. في تحديد الأحداث ، تم اتباع ممارسة NOAA ، حيث يتم تحديد بداية ونهاية الحدث من خلال عتبة تدفق البروتون بحيث قد يتكون الحدث الكبير من عدة ارتفاعات وهبوط متتالية في تدفق. نظرًا لأن جزءًا كبيرًا جدًا من التدفق المتراكم يحدث خلال سنوات النشاط الشمسي ، فمن المعقول إهمال السنوات الشمسية غير النشطة ، وفقًا لممارسة Feynman et al. ، [1993].

    الجدول 1. نطاق الطاقة والحد الأدنى والحد الأقصى من تألق الحدث في الاعتبار
    بروتون
    نطاق الطاقة
    (إلكترون فولت)
    الحد الأدنى من الحدث
    طلاقة
    & فاي مين (سم -2)
    حدث أسوأ حالة
    طلاقة قصوى
    & فاي ماكس (سم -2)
    & GT1 5.0x10 8 1.55 × 10 11
    & GT3 1.0x10 8 8.71 × 10 10
    & GT5 1.0x10 8 6.46 × 10 10
    & GT7 2.5 × 10 7 4.79 × 10 10
    & GT10 2.5 × 10 7 3.47 × 10 10
    & GT15 1.0x107 2.45 × 10 10
    & GT20 1.0x107 1.95 × 10 10
    & GT25 3.0 × 10 6 1.55 × 10 10
    & GT30 3.0 × 10 6 1.32 × 10 10
    & GT35 3.0 × 10 6 1.17 × 10 10
    & GT40 1.0x10 6 8.91 × 10 9
    & GT45 1.0x10 6 7.94 × 10 9
    & GT50 3.0 × 10 5 6.03 × 10 9
    & GT55 3.0 × 10 5 5.01 × 10 9
    & GT60 3.0 × 10 5 4.37 × 10 9
    & GT70 1.0x10 5 3.09 × 10 9
    & GT80 1.0x10 5 2.29 × 10 9
    & GT90 1.0x10 5 1.74 × 10 9
    & GT100 1.0x10 5 1.41 × 10 9

    كما نوقش أعلاه ، يوفر مبدأ الانتروبيا القصوى أساسًا رياضيًا لاختيار توزيع احتمالي لمجموعة غير كاملة من البيانات. بالنسبة لمتغير عشوائي مستمر M له كثافة احتمالية p (M) ، يتم تعريف الانتروبيا S على النحو التالي:

    حيث يتم أخذ التكامل على جميع قيم M. هنا ، تمثل M تأثير حدث البروتون الشمسي: M = log & Phi. يتم فرض سلسلة من القيود الرياضية على التوزيع ، باستخدام المعلومات المعروفة ، ويحصل اثنان على نموذجين مختلفين: نموذج لأسوأ أحداث الأحداث ، ونموذج للطلاقة التراكمية.

    أسوأ نموذج حالة الحدث

    1. يمكن تطبيع التوزيع
    2. التوزيع له وسيلة محددة جيدا
    3. التوزيع له حد أدنى معروف في تأثير الحدث (الوارد في الجدول 1)
    4. التوزيع مقيد ، أي أن الأحداث الكبيرة بلا حدود غير ممكنة.

    تم إجراء الانحدار مع المعادلة أعلاه لـ N لتوزيعات تأثير البروتون الشمسي مع طاقات عتبة تتراوح من & gt1 MeV إلى & gt100 MeV ، مع معلمات قابلة للتعديل N tot و b و Phi max. يظهر مثال نموذجي للنتائج المجهزة في الشكل 6 لبروتونات & gt30 MeV. يوضح الشكل N كدالة لتدفق الحدث و Phi: تظهر البيانات بالنقاط ، والخط الصلب هو الأنسب للمعادلة أعلاه لـ N. من الواضح أن النموذج يصف البيانات بشكل جيد فوق 3.5 أوامر حجمها الكاملة. المعلمات المجهزة هي N tot = 4.41 حدثًا لكل سنة نشطة ، b = 0.36 و Phi max = 1.32x10 10 cm -2. من المثير للاهتمام ملاحظة أن المؤشر الذي تم الحصول عليه هنا لقانون السلطة المبتور قريب من قيمة 0.40 التي أبلغ عنها غابرييل وفينمان [1996] لقانون السلطة العادية. يجب تحديد ما إذا كان يجب اقتطاع هذا التوزيع أم لا من خلال البيانات. يتضح في الشكل أن ترددات الحدث المقاسة تبدأ في الانحدار بشكل ملحوظ فوق حوالي 10 9 سم -2 ، مما يدعم التوزيع المقطوع الذي تم الحصول عليه باستخدام مبدأ الانتروبيا الأقصى. الحد الأقصى لمعامل تأثير الحدث & Phi max هو حوالي 1.5 مرة أكبر تأثير ملحوظ و gt30 MeV حتى عام 1999. بشكل عام ، كان هذا المعامل ضمن عامل 2 من أكبر تأثير في الدورات الشمسية 20-22.

    بمعرفة التوزيع الأولي لتأثيرات حدث البروتون الشمسي ، يمكن تحديد أسوأ حالة على أنها دالة لمستوى الثقة ومدة المهمة. بافتراض أن حدوث أحداث البروتون الشمسي هو عملية بواسون ، يمكن إظهاره من نظرية القيمة القصوى [Xapsos et al. ، 1998] أن التوزيع التراكمي لأسوأ حالة للسنوات النشطة للطاقة الشمسية يتم إعطاؤه بواسطة:
    F T (M) = exp <- N tot T [1- P (M)]>.
    هنا ، الاحتمال التراكمي F T (M) يساوي مستوى الثقة المطلوب ، و P (M) هو التوزيع التراكمي المقابل لكثافة الاحتمال المعروفة p (M). تذكر أن M = log & Phi ، P (M) = 1- يمكن إعادة كتابة N / N tot مباشرة من حيث تأثير الحدث:

    بتطبيق هذه المعادلات على نتائج بروتونات & gt30 MeV ، تم الحصول على توزيعات الأحداث الأسوأ الموضحة في الشكل 7. يمثل الإحداثي احتمال أن يتجاوز الحدث الأسوأ الذي تمت مواجهته أثناء المهمة تأثير الحدث المشار إليه في الإحداثي. يظهر هذا في أطوال البعثات التي تبلغ 1 و 3 و 5 و 10 سنوات نشطة للطاقة الشمسية. يظهر أيضًا في الشكل بالخط العمودي (حد التصميم) الحد الأقصى لتدفق الحدث و Phi max. يمكن استخدام هذا الحد كمبدأ توجيهي للحد الأعلى: إذا لم يكن هناك خطر أساسي في التصميم ، فيجب استخدام الحد الأقصى من تأثير الحدث & Phi max = 1.32x10 10 cm -2 (أو القيم المقابلة للبروتون الآخر الطاقات في النموذج ، كما هو مذكور في الجدول 1). قيم & Phi max ، المقابلة لمستوى ثقة 1.0 ، مستقلة عن طول المهمة.

    إن الحدود العليا لمؤثرات حدث البروتون الشمسي هي معلمات مُجهزة مشتقة من بيانات محدودة. بحكم طبيعتها ، يجب أن يكون هناك قدر من عدم اليقين المرتبط بهذه المعلمة. وبالتالي ، لا ينبغي تفسيره على أنه حد أقصى مطلق. التفسير المعقول لمعلمة الحد الأعلى للطلاقة هو أنها أفضل قيمة يمكن تحديدها لأكبر تأثير ممكن للحدث ، بالنظر إلى البيانات المحدودة. إنه ليس حدًا أقصى مطلق ولكنه دليل عملي ومحدد بشكل موضوعي لاستخدامه في الحد من تكاليف التصميم.

    الشكل 7. احتمالية أن أسوأ حالة حدث بروتون شمسي تمت مواجهته خلال مهمة تتجاوز القيمة الموضحة على الإحداثي مع فترات 1 و 3 و 5 و 10 سنوات نشطة للطاقة الشمسية. إن احتمال تجاوز حد التصميم البالغ 1.32 × 10 10 سم -2 ، كما هو موضح كخط رأسي ، هو في الأساس صفر.

    استقراء نطاق الطاقة

    نموذج SAPPHIRE

    1. الطلاقة التراكمية المهمة
    2. أكبر حدث للجسيمات الشمسية (SPE)
    3. تدفق ذروة SEP.

    تم تطوير SAPPHIRE من خلال خادم تطبيق ESA (نموذج بيئة الجسيمات بالطاقة الشمسية (SEPEM) [Crosby et al. ، 2015] والمتوفر في: sepem.eu. يعتمد نموذج SAPPHIRE على بيانات من SEPEM Reference Data Set (RDS) v2 .1 المتاح هنا على خادم SEPEM: http://sepem.eu/help/SEPEM_RDS_v2-01.zip يستخدم RDS بياناته الأساسية من مستشعر الجسيمات النشطة (EPS) على متن الإدارة الوطنية لعلوم المحيطات والغلاف الجوي (NOAA) سلسلة الساتل البيئي التشغيلي الثابت بالنسبة للأرض (GOES) والأدوات المماثلة الموجودة على متن سلسلة ساتل الأرصاد الجوية المتزامن التابع لناسا (SMS). وقد تمت معايرة هذه البيانات مع بيانات من الدرجة العلمية من جهاز Goddard للطاقة المتوسطة (GME) على - لوحة NASA's Interplanetary Monitoring Platform (IMP-8) باتباع الخوارزميات المفصلة بواسطة [Sandberg et al. ، 2014]. والنتيجة هي مجموعة بيانات متجاورة تمتد على أكثر من 40 عامًا (من 1974 إلى 2016) تم إنشاؤها باستخدام معالجة متسقة تمامًا سلسلة.

    تحدد قائمة الأحداث المرجعية (REL) SPEs من خلال اشتراط أن تكون قيمة التدفق التفاضلي في قناة 7.38-10.4 MeV أعلى من 0.01 dpfu (dpfu = وحدات تدفق الجسيمات التفاضلية = الجسيمات. cm -2 .sr -1 .s -1 .MeV / nuc -1) ، فإن الحد الأدنى لتدفق الذروة خلال الفترة هو 0.5 dpfu على الأقل ، ويسمح بوقت المكوث الذي لا يزيد عن 24 ساعة بين التحسينات المتتالية (وإلا يتم التعامل معها على أنها استمرار لنفس SPE) ويجب أن يكون للأحداث لمدة 24 ساعة على الأقل. يتضمن إصدار REL المطبق في SAPPHIRE v1.0 266 SPE من بين عامي 1974 و 2016 مع 237 SPE تحدث خلال الفترات القصوى للطاقة الشمسية وحدث 29 SPEs المتبقية خلال الحد الأدنى للطاقة الشمسية.

    تنشر SAPPHIRE منهجية الجداول الزمنية الافتراضية التي تولد فترات انتظار متقطعة (بين SPEs) وتدفق SPE بفترات تعتمد على الانحدار العددي. وهذا يماثل إجراء مونت كارلو الخاص بنموذج مختبر الدفع النفاث مع مراعاة إضافية للمدة غير المهملة لـ SPEs. يعتمد توزيع وقت الانتظار للحد الأقصى من الطاقة الشمسية على توزيع L & egravevy المطبق مسبقًا على التوهجات الشمسية [Lepreti et al. ، 2001] وفيما بعد إلى SPEs [Jiggens and Gabriel ، 2009]. نظرًا للعدد المحدود من SPEs عند الحد الأدنى من الطاقة الشمسية ، تم تطبيق توزيع Poisson المعتمد على الوقت [Wheatland ، 2000 ، 2003] على فترات الانتظار لهذه الظروف.

    توزيع التدفق المطبق في SAPPHIRE هو قانون قطع الطاقة الأسي [Nymmik ، 2007]:

    F (& phi) = & phi & gamma / exp (& phi / & phi ليم) (exp (& phi دقيقة/ & فاي ليم) / & phi - & gamma دقيقة & asymp (& phi & gamma & phi & gamma دقيقة) / exp (& phi / & phi ليم) [& فاي ليم& جي تي & فاي دقيقة]
    حيث F (& phi) هو احتمال حدوث حدث عشوائي يتجاوز الطلاقة (ذروة التدفق) ، & phi ، و gamma هو الأس قانون القوة ، و phi min هو الحد الأدنى للطلاقة (ذروة التدفق) و & phi lim هو معامل القطع الأسي الذي يحدد الانحراف عن قانون القوة في حالات الطلاقة العالية (تدفقات الذروة). يوضح الشكل أدناه مثالاً للمقارنة بين قانون الطاقة الأسي المقطوع والتوزيع اللوغاريتمي الطبيعي (المستخدم في نموذج JPL) وقانون الطاقة المقتطع (المستخدم في نماذج ESP) لانبعاثات البروتون SPE في قناة الطاقة من 31.62 و ndash45. 73 ميغا إلكترون فولت.


    تم اختيار عدد SPEs المدروسة في كل قناة كجزء من الإجراء الذي يحسن معلمات التوزيع المجهزة [Jiggens et al. ، 2018 ب].

    يتم استخدام ما مجموعه 100000 جدول زمني افتراضي لكل نتيجة لكل نموذج في كل طاقة مع ناتج احتمالية تجاوز (1- مستوى الثقة) كدالة للتدفق. يوضح الشكل أدناه إخراج التدفق التراكمي لمهمة البروتون لقناة الطاقة من 31.62 و ndash45.73 ميجا فولت لظروف الطاقة الشمسية القصوى لمجموعة من فترات التنبؤ (فترات المهمة).

    استقراء نطاق الطاقة

    أخيرًا ، يتم دمج مخرجات النموذج من كل قناة ومستوى الثقة وفترة التنبؤ في طيف واحد يتم استقراءه بعد ذلك إلى 0.1 MeV / nuc وحتى 1 GeV / nuc من خلال تطبيق Band Fit على صلابة الجسيمات:

    د J / d R = C R -a exp (-R / R 0) 0>
    د J / د R = C R -b ([(ب-أ) ص 0] (ب-أ) exp (ب-أ)) 0>

    حيث R هي صلابة الجسيمات (الزخم مقسومًا على الشحنة) ، J هي التدفق أو ذروة التدفق ، و a و b و C و R 0 المعلمات المجهزة. يتم إجراء الملاءمة فقط لـ 4 حالات مرجعية ويتم استقراء / استقراء إخراج النموذج المتبقي من هذه الحالات من أجل الاحتفاظ بالنتائج المتسقة ذاتيًا. يتم عرض النوبات الطيفية لنتائج التدفق التراكمي للهيليوم الشمسي في الشكل أدناه جنبًا إلى جنب مع النتائج المتبقية و GT (آثار رمادية).

    نموذج طلاقة حدث كبير

    SPEs 1 في x سنة

    الوصف أعلاه لحجم الحدث الذي لن يتم تجاوزه في فترة زمنية معينة بثقة معينة غالبًا ما يكون محيرًا. بالإضافة إلى ذلك ، في كثير من الحالات ، من المستحسن أن يكون لديك مدخلات بيئة مستقرة لتحليلات أسوأ الحالات لبيئة SEP المرتفعة. لسوء الحظ ، يتم إعطاء مخرجات النموذج الإحصائي كدالة لفترة التنبؤ (D) والثقة (1 - p [الاحتمال]). ومع ذلك ، من الممكن تحويل هذه النواتج إلى SPEs والتي ستحدث ، في المتوسط ​​، مرة واحدة في كل x سنة بافتراض أن SPE كبيرة تحدث بشكل عشوائي في الوقت المناسب. يتم التعبير عن هذا بتطبيق علاقة Poisson التالية [Jiggens et al. ، 2018 ب]:

    العلاقات العامة د (N = 0) = 0.3679 (D / x) (11/7) = 1 - ص
    حيث 11 هو متوسط ​​عدد السنوات المفترض للدورة الشمسية و 7 هو العدد المفترض للسنوات القصوى في كل دورة حيث يعتمد تأثير SPE 1 في x -year على أقصى ناتج شمسي. يوفر SAPPHIRE 7 مخرجات ثابتة لتحليلات أسوأ الحالات. يقدم الجدول 2 هذه الأمثلة جنبًا إلى جنب مع فترة التنبؤ ومستوى الثقة الذي تم العثور عليه لتمثيل متوسط ​​أوقات العودة هذه على أفضل وجه:

    الجدول 2. معلمات الإخراج النموذجية المستخدمة لاشتقاق SPEs 1 في x سنة
    تردد SPE (سنوات) فترة التنبؤ (سنوات) مستوى الثقة (٪)
    10 2 73
    20 3 79
    50 3 91
    100 6 91
    300 18 91
    1000 26 96
    10000 32 99.5

    النواتج المستقرأة لـ SAPPHIRE 1-in- x -year SPE fluences كدالة للطاقة موضحة أدناه:

    نماذج فلوينس الأيونات الثقيلة للطاقة الشمسية

    النموذج النفسي

    نموذج SAPPHIRE


    يوضح الشكل التالي الوفرة المشتقة كدالة للطاقة للأنواع السبعة التي توفرت عنها بيانات كافية. استندت وفرة جميع الأنواع الأخرى إلى قياس منحنيات أقرب عنصر في الجدول الدوري بناءً على وفرة الطاقة المفردة الموجودة في الأدبيات [Reames ، 1998] [Asplund et al. ، 2009].

    استخدام نماذج فلوينس الجسيمات الشمسية

    نموذج الملك

    بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام نموذج King من خلال تحديد مستوى الثقة. مع تمديد Burrell لإحصائيات Poisson ، يمكن حساب عدد الأحداث التي ستحدث خلال مدة المهمة ، وبالتالي الحد الأدنى لعدد الأحداث التي يجب تضمينها. ثم يتم الحصول على تأثير الحدث الكلي بضرب أطياف AL أو OR في عدد الأحداث المتوقعة (إذا تم توقع حدث OR واحد فقط لمستوى ثقة بنسبة 90٪ أو أعلى ، فسيتم استخدام 90٪ أسوأ طيف للحالة). يحتوي الجدول 3 على احتمالات حدوث أحداث كبيرة بشكل غير طبيعي لفترات مهمة محددة.

    الجدول 3. الاحتمال بأن & lt = n أحداث AL ستحدث في t سنوات بحد أقصى للطاقة الشمسية
    مدة البعثة t (سنوات)
    عدد الأحداث n 1 3 5 7
    0 76.56 49.00 34.03 25.00
    1 95.70 78.40 62.38 50.00
    2 99.29 91.63 80.11 68.75
    3 99.89 96.92 89.95 81.25
    4 99.98 98.91 95.08 89.06
    5 99.99 99.62 97.65 93.75

    وبالتالي ، إذا كان مستوى الثقة مطلوبًا بنسبة 90 ٪ لمهمة فضائية تستغرق 3 سنوات خلال الطاقة الشمسية القصوى ، فسيكون من الضروري تضمين حدثين شاذين في تحليل الإشعاع. على الرغم من أن هذا يبدو محافظًا بشكل غير ضروري ، فقد يكون من الأفضل تحديد عدد الأحداث بشكل تعسفي.

    نموذج مختبر الدفع النفاث

    على أساس تحليل فترات أسوأ الحالات ، يوصي ترانكويل ودالي [1992] بمستويات الثقة المدرجة في الجدول 4 لنماذج مختبر الدفع النفاث.

    الجدول 4. مستويات الثقة الموصى بها لنماذج مختبر الدفع النفاث
    مدة البعثة (سنوات) مستوى الثقة (٪)
    1 97
    2 95
    3 95
    4 90
    5 90
    6 90
    7 90

    روزنكفيست وآخرون. (2005 ، 2007) نموذج

    مقارنة بين طرازي King و JPL

    بشكل عام ، يتنبأ نموذج JPL بطلاقة أعلى عند الطاقات المنخفضة مقارنة بنموذج King. البروتونات منخفضة الطاقة هي الأكثر أهمية في تدهور الخلايا الشمسية ، وبالتالي فإن نموذج مختبر الدفع النفاث أكثر شدة للتنبؤ بهذا التأثير. تجدر الإشارة إلى أن عتبة الطاقة المنخفضة في نموذج King هي 10 MeV ، بينما يتضمن نموذج JPL-91 بيانات لعتبة 1 MeV. بالنسبة للطاقات المتوسطة ، يكون نموذج King أعلى من نموذج JPL-91 ، بينما بالنسبة للطاقات التي تزيد عن 80 ميغا إلكترون فولت ، يتم عكس الوضع.

    يعتبر الشكل الطيفي المستخدم لاستقراء انسياب البروتون الشمسي عند طاقات أخرى غير طاقات النموذج أحد الاعتبارات المهمة. يتم تمثيل الحدث الكبير بشكل غير طبيعي لنموذج King بواسطة أسي في الطاقة ، ولكن بالنسبة للأحداث العادية ونماذج JPL ، يجب استخدام الصلابة الأسية. الفرق بين الشكلين الطيفيين موضح في الشكل 8 بالخط المنقط الذي يمثل طلاقة JPL-91 المستقرء كأسي في الطاقة. يصل الاختلاف مع الاستقراء في الصلابة إلى درجة مقدارها 200 ميغا إلكترون فولت.

    الشكل 8. مقارنة بين طرازي JPL-91 و King لمهمة مدتها سبع سنوات في ظروف الطاقة الشمسية القصوى ومستوى الثقة 90٪: ___ JPL-91 الأسي في الصلابة ___ نموذج JPL-91 الأسي في الطاقة ___ نموذج King (5 أحداث AL) .

    نماذج ESP

    الشكل 9. عينة من أطياف نماذج ESP لمهمة مدتها سبع سنوات في ظروف الطاقة الشمسية القصوى ومستوى الثقة 90٪: ___ نموذج الانسياب الكلي ___ نموذج تأثير أسوأ حالة ___ نموذج JPL لنفس الظروف.

    النموذج النفسي

    الشكل 10. أطياف طاقة الطلاقة التفاضلية للبروتونات وجسيمات ألفا والأكسجين والمغنيسيوم والحديد والأطياف المجمعة لعناصر Z> 28 لمهمة مدتها سنتان خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية عند مستوى ثقة 90٪.

    نموذج SAPPHIRE

    نماذج تدفق الجسيمات الشمسية

    نماذج CREME86

    • ذروة التدفق العادي والتكوين المتوسط ​​(M = 5-1)
    • ذروة تدفق التوهج العادي وتكوين الحالة الأسوأ (M = 6-1)
    • ذروة 10٪ تدفق التوهج الأسوأ والتكوين المتوسط ​​(M = 7-1)
    • ذروة 10٪ تدفق توهج أسوأ حالة وتكوين أسوأ حالة (M = 8-1)
    • ذروة 4 أغسطس 1972 ، تدفق التوهج والتكوين المتوسط ​​(M = 9-1)
    • ذروة 4 أغسطس 1972 ، تدفق التوهج وتكوين الحالة الأسوأ (M = 10-1)
    • ذروة تدفق التوهج المركب الأسوأ والمركب المتوسط ​​(M = 11-1)
    • ذروة تدفق التوهج المركب لأسوأ حالة وتكوين أسوأ حالة (M = 12-1)

    نماذج CREME96

    • أسوأ أسبوع: بلغ متوسط ​​التدفق أكثر من 180 ساعة بدءًا من الساعة 1300 بالتوقيت العالمي في 19 أكتوبر 1989
    • أسوأ يوم: متوسط ​​التدفق على مدار 18 ساعة بدءًا من الساعة 1300 بالتوقيت العالمي في 20 أكتوبر 1989
    • أسوأ 5 دقائق: بلغ متوسط ​​ذروة التدفق أكثر من 5 دقائق لوحظ في أكتوبر 1989

    إكسابسوس وآخرون. (2000) نموذج

    يتراوح نطاق الطاقة المستخدمة في حسابات تدفق الجسيمات الشمسية من 0.1 ميجا فولت / نيكلون إلى 500 ميجا فولت / نيكلون. بالنسبة لحسابات التدريع المغنطيسي الأرضي ، يتم التعامل مع جميع الأيونات على أنها مؤينة بالكامل.

    الجدول 5. معلمات التوافق مع تدفقات الذروة من أحداث أكتوبر 1989
    حدث أ (سم -2 ثانية -1 ريال -1 إلكترون فولت -2) & كابا &ألفا
    19 أكتوبر 1989 214 0.526 0.366
    22 أكتوبر 1989 429 0.458 0.3908
    24 أكتوبر 1989 54900 2.38 0.23

    نموذج SAPPHIRE

    على غرار أكبر تأثير SPE ، يمكن تحويل نتائج SAPPHIRE لتوفير مخرجات من تدفقات ذروة SPE 1 في x -year كدالة للطاقة أدناه:

    التوهين الجيومغناطيسي وتظليل الأرض

    نظرًا لأن القطع المغنطيسي الأرضي يختلف باختلاف اتجاه وصول الجسيم ، يتم حساب متوسط ​​انتقال القطع المغنطيسي الأرضي على جميع اتجاهات الوصول. بالنسبة لموقع معين وصلابة ، تسمى الزاوية الصلبة المدمجة من حيث يمكن للجسيمات بهذه الصلابة أن تصل إلى الموقع ، مقسومة على 4 pi ، عامل التوهين أو التعرض. يتم حساب متوسط ​​عامل التوهين لكل طاقة بروتون على مدار المركبة الفضائية ثم يتم مضاعفته في تأثير البروتون بين الكواكب الذي توفره نماذج البروتون. بالنسبة لطاقة معينة ، يتم تعريف وقت التعرض على أنه إجمالي الوقت الذي يكون فيه المدار في المناطق التي يكون فيها عامل التوهين غير صفري. يوفر SPENVIS التوهين لكل نقطة مدارية ولكل طاقة بروتون ، وعامل التوهين المتوسط ​​المداري ، ووقت التعرض.

    يحجب وجود الأرض الصلبة جزءًا من الزاوية الصلبة التي يمكن أن تصل منها الجسيمات إلى موقع معين. يتم تضمين هذا التأثير في حساب عامل التوهين.

    أثناء العواصف المغناطيسية ، يتم تغيير القطع المغنطيسي الأرضي ، مما يسمح عادةً بالاختراق إلى أي نقطة معينة في الغلاف المغناطيسي بواسطة جسيمات طاقة أقل مما هو ممكن عادةً. يتم استخدام تعبير بسيط لمراعاة هذا التأثير على عامل التوهين. غالبًا ما تكون الأحداث الشمسية ، ولكن ليس دائمًا ، مصحوبة بعواصف مغناطيسية على الأرض. لذلك ، لدى المستخدم خيار اختيار الغلاف المغناطيسي الهادئ أو المضطرب.

    يعتمد حساب عامل التوهين على عدد من التقديرات التقريبية التي تحد من صحة النتيجة. لقد ثبت جيدًا أن البروتونات الشمسية يمكنها اختراق الغلاف المغناطيسي بشكل أعمق بكثير مما توقعه نموذج التوهين البسيط. لذلك ، لدى المستخدم خيار إيقاف تشغيل التوهين المغنطيسي الأرضي (هذا لا يؤثر على تأثير تظليل الأرض) للحصول على فكرة عن أسوأ تأثير للأحداث الشمسية.

    مراجع

    Adams، J.H، Cosmic Ray Effects on Microelectronics، Part IV، NRL Memorandum Report 5901، Washington، DC، 1986.

    Asplund، M.، Grevesse، N.، Jacques Sauval، A.، Scott، P.، The Chemical Composition of the Sun، Annual Review of Astronomy & Astrophysics، Volume 47، Issue 1، pp.481-522، 2009.

    بوريل ، إم.أو ، مخاطر أحداث البروتون الشمسية في بعثات الفضاء ، تقرير ناسا TMX-2440 ، 1972.

    كروسبي ، إن ، هاينديريكس ، دي ، جيغنز ، بي ، أران ، إيه ، ساناهوجا ، بي ، تروسكوت ، بي ، لي ، إف ، جاكوبس ، سي ، بويدتس ، إس ، غابرييل ، إس ، ساندبرج ، آي ، جلوفر ، أ.& Hilgers، A.، SEPEM: أداة للنمذجة الإحصائية لبيئة الجسيمات ذات الطاقة الشمسية ، طقس الفضاء ، 13 (7) ، 2015.

    Feynman، J.، T.P. Armstrong، L. Dao-Gibner، and S. Silverman، New Interplanetary Proton Fluence Model، J. Spacecraft and Rockets، 27، 403، 1990.

    Feynman، J.، T.P. Armstrong، L. Dao-Gibner، and S. Silverman، Solar Proton Events during Solar Cycles 19، 20، and 21، Solar Phys. ،قبل نوفمبر 1989.

    Feynman، J.، G. Spitale، J. Wang، and S. Gabriel، Interplanetary Proton Fluence Model: JPL 1991، J. Geophys. Res.، 98، 13،281-13،294، 1993.

    Feynman، J.، A. Ruzmaikin، and V. Berdichevsky، The JPL proton fluence model: an update، JASTP، 64، 1679-1686، 2002.

    غابرييل ، إس بي ، وجي فاينمان ، Power-Law Distribution for Solar Energetic Proton Events ، Sol. Phys.، 165، 337-346، 1996.

    Glover، A.، Hilgers، A.، Rosenqvist، L. and Bourdarie، S: تحديث نموذج البروتون المتراكم بين الكواكب ، التقدم في أبحاث الفضاء ، المجلد 42 ، الإصدار 9 ، 3 نوفمبر 2008 ، الصفحات 1564-1568

    جيغينز ، بنسلفانيا. & Gabriel، S.B. ، التوزيعات الزمنية لأحداث الجسيمات الشمسية النشطة: هل SEPEs عشوائية حقًا ؟، مجلة البحوث الجيوفيزيائية ، المجلد 114 (A10): A10105 ، 2009.

    Jiggens، P.، Gabriel، SB، Heynderickx، D.، Crosby، N.، Glover، A. & Hilgers، A. ESA SEPEM Project: Peak Flux and Fluence Model، IEEE Transactions on Nuclear Science، Volume 59، Issue 4، 2012.

    Jiggens، P.، Varotsou، A.، Truscott، P.، Heynderickx، D.، Lei، F.، Evans، H. & Daly، E.، The Solar Accumulated and Peak Proton and Heavy Ion Radiation Environment (SAPPHIRE) Model ، IEEE Transactions on Nuclear Science، Volume 65، Issue 2، 2018a.

    Jiggens ، P. ، Heynderickx ، D. ، Sandberg ، I. ، Truscott ، P. ، Raukunen ، O. & Vainio ، R. ، نموذج محدث لبيئة بروتون للطاقة الشمسية في الفضاء ، مجلة طقس الفضاء ومناخ الفضاء ، مقبولة مخطوطة ، 2018 ب.

    Kapur، J.N، Maximum Entropy Models in Science and Engineering، John Wiley & amp Sons، Inc.، NY، 1989.

    King، J.H، Solar Proton Fluences for 1977-1983 Space Missions، J. Spacecraft Rockets، 11، 401، 1974.

    Lepreti، F.، Carbone، V. & Veltri، P. توزيع وقت انتظار التوهج الشمسي: معدل متغير - Poisson أم دالة L & egravevy؟ مجلة الفيزياء الفلكية ، المجلد 555 (L113-L136) ، 2001.

    Nymmik ، R.A. ، نماذج إشعاع البيئة المحسنة. التقدم في أبحاث الفضاء ، 40 (313-320) ، 2007.

    Reames ، DV ، جزيئات الطاقة الشمسية: أخذ عينات الوفرة الإكليلية ، مراجعات علوم الفضاء ، المجلد 85 (1 12) ، ص 327-340 ، 1998.

    Rosenqvist، L.، Hilgers، A.، Evans، H.، Daly، EA، Hapgood، M.، Stamper، R.، Zwickl، R.، Bourdarie، S. and Boscher، D.، Toolkit for Update Interplanetary Proton- نماذج فلوينس التراكمية ، مجلة المركبات الفضائية والصواريخ ، المجلد. 42 ، رقم 6 ، 2005.

    Sandberg، I.، Jiggens، P.، Heynderickx، D. & Daglis، I.A، Cross calibration of NOAA GOES Solar proton detectors باستخدام NASA IMP-8 / GME data المصححة NASA IMP-8 / GME data، Geophysical Research Letters، Volume 31، Issue 13، 2014.

    Shea و MA و DF Smart و JH Adams و D. Chenette و J. Feynman و DC Hamilton و G. Heckman و A. Konradi و MA Lee و DS Nachtwey و EC Roelof ، نحو نموذج وصفي للجسيمات الشمسية في الغلاف الشمسي ، in interplanetary Particle Environment، JPL Publication 88-28، 1988.

    Smart، D.F، توقع أوقات وصول الجزيئات الشمسية، في بيئة الجسيمات بين الكواكب، JPL Publication 88-28، 1988.

    Stassinopoulos، E.G، SOLPRO: A Computer Code لحساب الانسياب الاحتمالي للطاقة الشمسية البروتونية ، NSSDC 75-11 ، جرينبيلت ، ماريلاند ، 1975.

    Tranquille، C.، and E.J Daly، An Evaluation of Solar-Proton Event Models for ESA Missions، ESA Journal، 16، 275-297، 1992.

    Tylka ، AJ ، ديتريش ، دبليو إف. and Boberg ، PR ، التوزيعات الاحتمالية لتدفقات الأيونات عالية الطاقة الشمسية والثقيلة من IMP-8: 1973-1996 ، IEEE Trans. على Nucl. Sci.، 44، 2140-2149 (1997)

    Tylka ، A. J. ، وآخرون ، CREME96: مراجعة لتأثيرات الأشعة الكونية على كود الإلكترونيات الدقيقة ، IEEE Trans. نوكل. Sci.، 44، 2150-2160، 1997a.

    Tylka، A. J.، Dietrich، W.F and Boberg، P.R، التوزيعات الاحتمالية لتدفقات الأيونات الثقيلة للطاقة الشمسية عالية الطاقة من IMP-8: 1973-1996 ، IEEE Trans. نوكل. علوم ، المجلد. 44 ، لا. 6 ، ص 2140-2149 ، ديسمبر 1997 ب.

    ويتلاند ، إم إس ، أصل توزيع وقت انتظار التوهج الشمسي ، مجلة الفيزياء الفلكية ، المجلد 536 (L109-L112) ، 2000.

    م.ويتلاند ، توزيع وقت انتظار طرد الكتلة الإكليلية ، الفيزياء الشمسية ، المجلد 214 ، ص 361-373 ، 2003.

    Xapsos ، M.A ، G.P. Summers ، and E.A.Burke ، Extreme Value Analysis of Solar Energetic Proton Peak Fluxes ، Solar Phys. ، 183 ، 157-164 ، 1998.

    Xapsos ، M.A ، G. P. Summers ، J.L Barth ، E.G Stassinopoulos ، and E. A. Burke ، نموذج الاحتمالية لأسوأ حالة حدث بروتون شمسي ، IEEE Trans. نوكل. Sci.، 46، 1481-1485، 1999.

    Xapsos ، M.A ، G. P. Summers ، J.L Barth ، E.G Stassinopoulos ، and E. A. Burke ، نموذج الاحتمالية لتراكم حدث البروتون الشمسي ، IEEE Trans. نوكل. علوم ، 47 ، 486-490 ، 2000.

    Xapsos ، M.A. ، RJ Walters ، G P Summers ، J L Barth ، E G Stassinopoulos ، S R Messenger ، E A Burke ، توصيف أطياف طاقة البروتون الشمسية لتطبيقات تأثيرات ra-diation ، IEEE Trans. على Nucl. Sci ، 47 ، لا. 6 ، ص 2218-2223 ، ديسمبر 2000.

    Xapsos، M.A، Stauffer، C.، Jordan، T.، Barth، J.L.، and Mewaldt، RA، Model for التراكمي للطاقة الشمسية الثقيلة الأيونية وأطياف نقل الطاقة الخطية ، IEEE Trans. على Nucl. Science، 54، No. 6، 2007.

    Yucker ، W. R. ، خطر أشعة الشمس الكونية على السفر الفضائي بين الكواكب والأرض المدارية ، تقرير ناسا TMX-2440 ، 1972.