МАО 2023, Теория, 11. клас — Задача 1
LXXVII Московская астрономическая олимпиада. Теоретический тур. 2023 г. 11 класс · 4 т.
Условие
На графике показана зависимость интенсивности (частиц на см в секунду со стерадиана) галактических космических лучей с энергией выше 100 МэВ от времени на Земле. Объясните причину переменности. Когда наблюдаются минимумы, а когда — максимумы интенсивности?

Отговори
- Переменность связана с 11-летним циклом солнечной активности: солнечный ветер препятствует проникновению ГКЛ в Солнечную систему, поэтому максимумы интенсивности ГКЛ наблюдаются во время минимумов солнечной активности, а минимумы интенсивности — во время максимумов активности.
Решение
Решение. Галактические космические лучи (ГКЛ), как ясно из названия, приходят в Солнечную систему извне. Основная составляющая комических лучей — это протоны высоких энергий. Возникают они в разных местах нашей галактики, но, двигаясь сквозь неё, взаимодействуют с магнитными полями, что приводит к полному запутыванию их траекторий. В итоге частицы приходят в солнечную систему изотропно. Поэтому переменность на графике не может быть связана с переменностью какого-либо одного источника ГКЛ.
Можно заметить, что минимумы (или максимумы) повторяются с периодом (не строгим) чуть больше 10 лет. В Солнечной системе есть похожий период — 11-летний период солнечной активности. В периоды максимума активности в атмосфере Солнца появляется большое число активных образований, которые приводят к усилению солнечного ветра, который, в свою очередь, взаимодействует с галактическими космическими лучами (ГКЛ) и препятствует проникновению их внутрь Солнечной системы. Поэтому максимумы интенсивности ГКЛ наблюдаются во время минимумов солнечной активности, а минимумы интенсивности, наоборот — во время максимумов активности.
Солнечный ветер мало препятствует ГКЛ с высокой энергией, но их число сравнительно невелико и не вносит решающего вклада в этот график.
Критерии проверки
Замечена связь с периодом солнечной активности 1 балл
Показано, что солнечная активность препятствует ГКЛ 3 балла
За противоположный вывод, что солнечный ветер добавляет отсчётов во время максимумов, выставляется 2 балла за всю задачу.
Максимальная оценка за задачу 4 балла.
(Е. Н. Фадеев)
Справочные данные
Данные о Солнце, Земле, Луне и Галактике
| Светимость Солнца | Вт |
| Видимая звёздная величина Солнца | |
| Абсолютная болометрическая звёздная величина Солнца | |
| Эффективная температура Солнца | K |
| Солнечная постоянная | Вт м |
| Тропический год | сут |
| Звёздные сутки | ч 56 мин 04 с |
| Наклон экватора к эклиптике | |
| Синодический месяц | сут |
| Видимая звёздная величина полной Луны | |
| Число звёзд в нашей Галактике | |
| Радиус диска нашей Галактики | кпк |
| Масса нашей Галактики (в массах Солнца) |
Астрономические и физические постоянные
| Гравитационная постоянная | м кг с |
| Скорость света в вакууме | м с |
| Постоянная Стефана-Больцмана | кг с К |
| Масса протона | кг |
| Астрономическая единица | 1 а.е. м |
| Парсек | 1 пк м |
Формулы приближенного вычисления (при )
Характеристики Солнца, планет и некоторых спутников
| Объект | Большая полуось, а.е. | Эксцентриситет | Орбитальный период | Масса, кг | Радиус, тыс. км | Осевой период |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Солнце | 697 | 25.38 сут | ||||
| Меркурий | 0.3871 | 0.2056 | 87.97 сут | 2.44 | 58.65 сут | |
| Венера | 0.7233 | 0.0068 | 224.70 сут | 6.05 | 243.02 сут | |
| Земля | 1 | 0.0167 | 365.26 сут | 6.37 | 23.93 ч | |
| Луна | 0.002 57 | 0.0549 | 27.322 сут | 1.74 | 27.32 сут | |
| Марс | 1.5237 | 0.0934 | 686.98 сут | 3.40 | 24.62 ч | |
| Юпитер | 5.2028 | 0.0483 | 11.862 лет | 71.5 | 9.92 ч | |
| Сатурн | 9.5388 | 0.0560 | 29.458 лет | 60.3 | 10.66 ч | |
| Уран | 19.1914 | 0.0461 | 84.01 лет | 25.6 | 17.24 ч | |
| Нептун | 30.0611 | 0.0097 | 164.79 лет | 24.7 | 16.11 ч |
Оригинал в Архива: mos_astro_2023_teor_11_prob.pdf · официални решения: mos_astro_2023_teor_11_ans.pdf