Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана
Проведено широкомасштабний моніторинг густини потоку теплових нейтронів біля поверхні Землі в Європейській частині Росії і в Атлантиці (від Балтійська до Ушуаї), на Північному полюсі, а також в тропосфері під час висотних авіаперельотів. У Атлантичному океані виявлені зони посиленої емісії теплових...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2010
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30421 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана / В.В. Гончарук, В.Б. Лапшин, Н.В. Плотникова, Е.Ю. Фролова, А.В. Сыроешкин // Доп. НАН України. — 2010. — № 9. — С. 60-65. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-30421 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-304212012-02-03T12:17:25Z Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана Гончарук, В.В. Лапшин, В.Б. Плотникова, Н.В. Фролова, Е.Ю. Сыроешкин, А.В. Фізика Проведено широкомасштабний моніторинг густини потоку теплових нейтронів біля поверхні Землі в Європейській частині Росії і в Атлантиці (від Балтійська до Ушуаї), на Північному полюсі, а також в тропосфері під час висотних авіаперельотів. У Атлантичному океані виявлені зони посиленої емісії теплових нейтронів до 300 н/(c·м^2), що в 20-30 разів перевищують фоновий рівень і збігаються за локалізацією з океанськими фронтами, зонами підвищеної концентрації фітопланктону. Обговорюється роль кінетичного захоплення фонових нейтронів у формуванні аномально високого корпускулярного випромінювання від біомаси. The large-scale monitoring of a thermal neutron flux was carried out near the Earth surface in the European part of Russia and the Atlantic ocean (from the Baltic sea to the Drake Strait), near the North Pole, and during troposphere air-flights. The zones of increased emission of thermal neutrons (up to 300 n per s per sq. m) was observed over the Atlantic ocean. Neutron fluxes in the zones exceeded the background level by 20–30 times. The zones of neutron flux anomalies coincided with the localization of ocean fronts and zones of increased concentrations of phytoplankton. The role of the kinetic thermal neutron capture in the formation of the anomalously high corpuscular radiation from biomass is discussed. 2010 Article Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана / В.В. Гончарук, В.Б. Лапшин, Н.В. Плотникова, Е.Ю. Фролова, А.В. Сыроешкин // Доп. НАН України. — 2010. — № 9. — С. 60-65. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30421 551.510.412 ru Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Фізика Фізика |
| spellingShingle |
Фізика Фізика Гончарук, В.В. Лапшин, В.Б. Плотникова, Н.В. Фролова, Е.Ю. Сыроешкин, А.В. Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана Доповіді НАН України |
| description |
Проведено широкомасштабний моніторинг густини потоку теплових нейтронів біля поверхні Землі в Європейській частині Росії і в Атлантиці (від Балтійська до Ушуаї), на Північному полюсі, а також в тропосфері під час висотних авіаперельотів. У Атлантичному океані виявлені зони посиленої емісії теплових нейтронів до 300 н/(c·м^2), що в 20-30 разів перевищують фоновий рівень і збігаються за локалізацією з океанськими фронтами, зонами підвищеної концентрації фітопланктону. Обговорюється роль кінетичного захоплення фонових нейтронів у формуванні аномально високого корпускулярного випромінювання від біомаси. |
| format |
Article |
| author |
Гончарук, В.В. Лапшин, В.Б. Плотникова, Н.В. Фролова, Е.Ю. Сыроешкин, А.В. |
| author_facet |
Гончарук, В.В. Лапшин, В.Б. Плотникова, Н.В. Фролова, Е.Ю. Сыроешкин, А.В. |
| author_sort |
Гончарук, В.В. |
| title |
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана |
| title_short |
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана |
| title_full |
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана |
| title_fullStr |
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана |
| title_full_unstemmed |
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана |
| title_sort |
нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности атлантического океана |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Фізика |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30421 |
| citation_txt |
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана / В.В. Гончарук, В.Б. Лапшин, Н.В. Плотникова, Е.Ю. Фролова, А.В. Сыроешкин // Доп. НАН України. — 2010. — № 9. — С. 60-65. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT gončarukvv nejtronnoepoletroposferyiegoanomaliiupoverhnostiatlantičeskogookeana AT lapšinvb nejtronnoepoletroposferyiegoanomaliiupoverhnostiatlantičeskogookeana AT plotnikovanv nejtronnoepoletroposferyiegoanomaliiupoverhnostiatlantičeskogookeana AT frolovaeû nejtronnoepoletroposferyiegoanomaliiupoverhnostiatlantičeskogookeana AT syroeškinav nejtronnoepoletroposferyiegoanomaliiupoverhnostiatlantičeskogookeana |
| first_indexed |
2025-07-03T10:43:12Z |
| last_indexed |
2025-07-03T10:43:12Z |
| _version_ |
1836622170787151872 |
| fulltext |
УДК 551.510.412
© 2010
Академик НАН Украины В.В. Гончарук, В.Б. Лапшин,
Н.В. Плотникова, Е. Ю Фролова, А.В. Сыроешкин
Нейтронное поле тропосферы и его аномалии
у поверхности Атлантического океана
Проведено широкомасштабний монiторинг густини потоку теплових нейтронiв бiля
поверхнi Землi в Європейськiй частинi Росiї i в Атлантицi (вiд Балтiйська до Ушуаї),
на Пiвнiчному полюсi, а також в тропосферi пiд час висотних авiаперельотiв. У Атлан-
тичному океанi виявленi зони посиленої емiсiї теплових нейтронiв до 300 н/(c ·м2), що
в 20–30 разiв перевищують фоновий рiвень i збiгаються за локалiзацiєю з океанськи-
ми фронтами, зонами пiдвищеної концентрацiї фiтопланктону. Обговорюється роль
кiнетичного захоплення фонових нейтронiв у формуваннi аномально високого корпуску-
лярного випромiнювання вiд бiомаси.
Фоновые потоки нейтронов обусловлены вторичным излучением от взаимодействия сол-
нечных и галактических лучей с земной атмосферой и потоками от земной коры [1, 2].
Нейтронный поток у поверхности Земли определяется, в основном, тепловыми нейтрона-
ми (с энергией 0,02–0,5 эВ) вследствие их термализации в атмосфере. Величина фонового
потока тепловых нейтронов (около 10 н/(c · м2)) зависит от географической локализации
места измерения (возрастает с высотой местности, слабо возрастает с широтой) [3, 4], а так-
же может многократно усиливаться при солнечных вспышках. При проведении зонального
мониторинга потока тепловых нейтронов в Атлантическом океане мы обнаружили его зна-
чительное увеличение над полями фитопланктона, подобное эффекту лесных биоценозов
на европейской части России [5].
Районы натурных измерений. Атлантический океан. Измерение плотности потока
тепловых нейтронов (Fn) в морях Атлантики проводили на борту НИС “Академик Йоффе”,
следовавшего по маршруту Балтийск (54◦ N) — Ушуая (Огненная Земля) (55◦ S), с заходом
в Монтевидео (октябрь — ноябрь 2006 г.) и на борту НИС “Сергей Вавилов”, следовавшего
по маршруту Монтевидео — Ушуайя (октябрь — ноябрь 2008 г.).
Измерение Fn в Европейской части России проводили непрерывно, установив счетчик
на пассажирских железнодорожных составах, следовавших по маршруту Москва — Волхов,
Москва — Новороссийск.
Северный полюс. Фоновый уровень тепловых нейтронов был измерен на Северном По-
люсе на широте 89◦ 20′ N (в апреле 2006 и 2009 гг.).
Измерение высотной зависимости плотности потока тепловых нейтронов. Высо-
тный мониторинг проводили у поверхности Земли на различных высотах горного масси-
ва Западного Кавказа. Измерение плотности потока тепловых нейтронов во время высо-
тных авиаперелетов проводили, помещая детектор тепловых нейтронов на борт самолетов
(2006–2009): АН74ТК-100 (Москва — Щпицберген — Северный полюс), ТУ 154 (Москва —
Екатеринбург — Новосибирск — Чита — Хабаровск — Петропавловск-Камчатский), АН-12
(Елизово, Камчатка).
60 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №9
Мобильный детектор для измерения плотности потока тепловых нейтронов.
Мобильная установка для измерения потока тепловых нейтронов (разработка НИИИТ Ми-
натома) состояла из шести газоразрядных датчиков СНМ 18 (наполнение — 97% 3He+3%Ar,
405 кПа), работающих в пропорциональном режиме, данные от которых выводились через
АЦП на компьютер. Чувствительность детектора к нейтронам тепловых энергий (0,02–
0,5 эВ) около 180 имп. · см2/н. Установка обеспечивает регистрацию не менее 80% нейтро-
нов тепловых энергий. Счет нейтронов проводили каждые 3 мин. Счет (в течение 10 мин)
фоновых нейтронов на двух детекторах, расположенных рядом, различается не более, чем
на 10% при доверительной вероятности 0,99 (n = 500).
Контроль астрофизических событий. Временной ход адронной компоненты назем-
ного уровня вторичного излучения космических лучей с энергиями более 100 МэВ контро-
лировался по данным нейтронного монитора 24NM64 ИЗМИРАН, г. Троицк Московской
обл. (http://cr0.izmiran.rssi.ru/mosc/main.htm). Следует подчеркнуть, что представленные
результаты измерений проводились во время “спокойной” космической погоды, согласно
данным ИЗМИРАН (http://helios.izmiran.rssi.ru/cosray/events.htm).
Модельные эксперименты с водными суспензиями Dunaniella sp. и Chlorella
sp. проводили с использованием двух горизонтально расположенных счетчиков нейтро-
нов. Поток нейтронов от водных культур измеряли, расположив счетчики нейтронов под
культурами клеток зеленых микроводорослей Chlorella sp. (108 клеток/мл) и Dunaniella sp.
(107 клеток/мл), помещенных в чашки Петри. Контроль фонового потока тепловых нейтро-
нов осуществляли одновременным мониторингом Fn при помощи счетчика, расположенного
на расстоянии 2 м от культуры. Плотность потока тепловых нейтронов при естественном
освещении измерялась в течение семи суток.
Результаты и их обсуждение.
1. Пространственно-временные неоднородности плотности потока тепловых нейтро-
нов на разных широтах у поверхности Земли на суше и на море. При приближении к эква-
тору в Европейской части России происходит достоверно регистрируемое, хотя и не очень
значительное снижение плотности потока тепловых нейтронов: при уменьшении широты
от 59◦ S до 44◦ S (Волхов — Новороссийск) Fn уменьшается от 26–30 н/(c ·м2) до 4 н/(c ·м2).
На рис. 1 представлены результаты измерений, проведенных во время Атлантических эк-
спедиций. Особенно явно зависимость плотности потока тепловых нейтронов от широты
проявляется в Южном полушарии. Аномальное увеличение плотности потока тепловых
нейтронов наблюдаются в районе экватора и в районах от 31◦ N до 54◦ N и от 33◦ S до 53◦ S,
что примерно совпадает с расположением фронтальных зон и связанных с ними полей фи-
топланктона экваториального и субтропических климатических поясов [6].
2. Плотность потока тепловых нейтронов в северных высоких широтах. Фоновый
уровень тепловых нейтронов был измерен на широте 89◦ 20′ N в апреле 2006 и 2009 гг.,
его величина составляет 15± 1 н/(c · м2). Уменьшение этой величины по сравнению с кон-
тинентальной (25 ± 1 н/(c · м2) на Кольском полуострове) можно объяснить, в том числе,
наличием полярных выокоширотных аэрозолей.
3. Зависимость плотности потока тепловых нейтронов от высоты у поверхности
суши. Изменения Fn при увеличении высоты от 0 до 2100 м над уровнем моря составляют
от 4 н/(c · м2) до 50–60 н/(c · м2) у поверхности Земли. Значение Fn у поверхности моря
не зависит от глубины моря (от 0 до 2500 м) и не зависит от удаленности от берега (до
160 км), что указывает на отсутствие значимых потоков нейтронов от поверхности Земли
в причерноморских районах Западного Кавказа.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №9 61
Рис. 1. Зависимость плотности потока тепловых нейтронов в Атлантическом океане от Балтийска (54◦ N)
до Ушуаи (55◦ S)
4. Пространственно-временные неоднородности Fn в нижнем слое тропосферы на раз-
личных высотах (данные авиаперелетов). Характер увеличения потока тепловых нейтро-
нов при наборе высоты (от 0 до 9000 м) не зависит от места измерения (Москва, Шпиц-
берген, Северный полюс, Петропавловск-Камчатский и др.) при отсутствии значительной
облачности. Величина плотности потока тепловых нейтронов на высоте 9100 м превышает
фоновую более чем на два порядка.
5. Аномалии нейтронного потока в растительных биоценозах. Ранее нами было обна-
ружено аномальное увеличение Fn в различных биоценозах [5], связанное, возможно, с осо-
бенностями взаимодействия нейтронов с мультигетерогенной средой живого вещества, игра-
ющей роль стационарной “ловушки” медленных нейтронов, средах [7]. Существует еще один
возможный механизм генерации нейтронов, связанный с накоплением радионуклидов в би-
осистемах. Источником нейтронов, вносящим вклад в формирование повышенного корпу-
скулярного излучения от биоценозов, в таком случае могут быть пары радиоактивных изо-
топов (например, Pu–Be и др.). Мы предположили, что в биоценозе может происходить
стационарная задержка части нейтронного потока вследствие всех типов рассеяния и пе-
реотражения на межфазных границах с последующим испусканием “избытка” нейтронов
в определенное время суток, например, при изменении тургора растительных клеток, на
что указывает циркадный ритм счета нейтронов [5]. Не исключено, что суточные измене-
ния у растений связаны с механизмом функционирования устьиц, фотосинтеза, роста ли-
стьев, сопровождающимся перепадом осмотического давления, что приводит к изменению
химического состава клеток.
В настоящее время обоснована феноменология влияния плотности потока тепловых ней-
тронов (Fn) на водородобогащенные системы с наличием неравновесных межфазных элект-
рохимических процессов [8, 9], к которым относятся все клеточные системы. Во время мо-
ниторинга плотности потока тепловых нейтронов над Атлантическим океаном были обна-
ружены аномальные увеличения плотности потока тепловых нейтронов в местах скопления
фитопланктона. Зависимость медианных значений плотности потока тепловых нейтронов
от средней биомассы лесных биоценозов Европейской части России (рис. 2, а) и фитоплан-
62 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №9
Рис. 2. Зависимость медианных значений плотности потока тепловых нейтронов от средней биомассы расти-
тельных поверхностных биоценозов суши Европейской части России (a) и биоценозов морских планктонных
сообществ Атлантики (б )
ктонных биоценозов Атлантики представляет собой монотонно возрастающую функцию
(рис. 2, б ) (расчет биомассы проводили по данным Базилевич Н.И., Гребенщикова О.С.,
1986 г. и Добровольского В.В., 1994 г.) Такой вид зависисмости позволил предположить,
что изменение нейтронного флюенса будет происходить и над модельной культурой зеле-
ных микроводорослей.
6. Аномалии нейтронного потока на водных суспензиях культур дунаниэллы и хло-
реллы. Водная суспензия дунаниэллы и хлореллы через определенные промежутки време-
ни демонстрировала многократное увеличение нейтронного потока. Характерный график
представлен на рис. 3, где показаны данные одновременной записи сигналов двух счетчиков:
от суспензии микроводорослей и контрольный (фоновый).
Таким образом, в настоящей работе проведен мониторинг фонового потока тепловых
нейтронов, позволяющий создать представление о пространственно-временной изменчи-
вости плотности потока тепловых нейтронов у поверхности Земли и над Атлантическим
океаном. Исследована изменчивость плотности потока тепловых нейтронов на широтном
разрезе от Москвы до Новороссийска и от Балтийска до Ушуайи. Проведены исследова-
ния высотной зависимости плотности потока тепловых нейтронов у поверхности Земли и
в тропосфере во время высотных перелетов Москва — Северный полюс и Москва — Пет-
ропавловск-Камчатский. Аномальное увеличение плотности потока тепловых нейтронов на-
блюдается в районе экватора и в районах от 31◦ N до 54◦ N и от 33◦ S до 53◦ S, что пример-
но совпадает с расположением фронтальных зон, полей фитопланктона экваториального
и субтропических климатических поясов (см. рис. 1).
Зависимость медианных значений плотности потока тепловых нейтронов от средней
биомассы лесных биоценозов Европейской части России и фитопланктонных биоценозов
Атлантики представляет собой монотонно возрастающую функцию (см. рис. 2). В модель-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №9 63
Рис. 3. Суточный ход плотности потока тепловых нейтронов от времени над суспензией зеленых микрово-
дорослей, культура клеток Dunaniella sp (107 клеток/мл). Длительность наблюдения — семь суток
ных экспериментах водные суспензии Dunaniella sp. (см. рис. 3) и Chlorella sp. обнару-
живают многократное увеличение плотности потока тепловых нейтронов, что является кос-
венным подтверждением феноменологии влияния плотности потока тепловых нейтронов на
водородобогащенные системы с наличием неравновесных межфазных электрохимических
процессов, к которым относятся все клеточные системы.
1. O’Brien K., Sauer H.H. The atmospheric cosmic – and solar energetic particle // Adv. Space Res. – 1998. –
21, No 12. – P. 1739–1748.
2. Володичев Н.Н., Кужевский Б.М., Нечаев О.Ю. и др. Солнечно-лунно-земные связи: всплески ней-
тронного излучения и сейсмоактивность // Астроном. вестн. – 2000. – 34, № 2. – С. 188–190.
3. Sato T., Yasuda H., Niita K. et al. Development of ARMAPHITS-based analytical radiation model in the
atmosphere // Radiat. Res. – 2008. – 170, No 2. – P. 244–259.
4. Rühm W., Mares V., Pioch C. et al. Continuous Measurement of Secondary Neutrons from Cosmic Radi-
ation at Low Atmospheric and Geomagnetic Shielding by Means of Bonner Sphere Spectrometer // Radiat.
Prot. Dosimetry. – 2009. – 136, No 4. – P. 256–261.
5. Плотникова Н.В., Смирнов А.Н., Колесников М.В. и др. Аномальное изменение плотности потока
нейтронов в биоценозах у поверхности Земли // Бюл. эксперим. биологии и медицины. – 2007. – 143,
№ 4. – С. 394–397.
6. Kaufman Y. J., Koren I., Remer L.A. et al. The effect of smoke, dust and pollution aerosol on shallow
cloud development over the Atlantic Ocean // PNAS. – 2005. – 102, No 32. – P. 11207–11212.
7. Теоретические и экспериментальные проблемы нестационарного переноса нейтронов // Отв. ред.
В.В. Орлова и Э.А. Стумбура. – Москва: Атомиздат, 1972. – 352 с.
8. Липсон А.Г., Бардышев И.И., Кузнецов В.А. и др. Аномальное поглощение тепловых нейтронов в
меди в присутствии сильных механических напряжений // Физика твердого тела. – 1998. – 40, № 3. –
С. 254–259.
9. Матвеева И.С., Смирнов А.Н., Воденников Б.Д. и др. Облучение потоком нейтронов как тест на
выживаемость Artemia salina // Бюл. эксперим. биологии медицины. – 2004. – 138, № 11. – С. 530–534.
Поступило в редакцию 10.03.2010Институт коллоидной химии и химии воды
им. А.В. Думанского НАН Украины, Киев
ФГУ “Государственный океанографический институт
им. Н.Н. Зубова”, Москва
64 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №9
Academician of the NAS of Ukraine V.V. Goncharuk, V. B. Lapshin,
N.V. Plotnikova, E.Yu. Frolova, A.V. Syroeshkin
Troposphere neutron field and its anomalies near the Atlantic Ocean
surface
The large-scale monitoring of a thermal neutron flux was carried out near the Earth surface in the
European part of Russia and the Atlantic ocean (from the Baltic sea to the Drake Strait), near the
North Pole, and during troposphere air-flights. The zones of increased emission of thermal neutrons
(up to 300 n per s per sq. m) was observed over the Atlantic ocean. Neutron fluxes in the zones
exceeded the background level by 20–30 times. The zones of neutron flux anomalies coincided with
the localization of ocean fronts and zones of increased concentrations of phytoplankton. The role of
the kinetic thermal neutron capture in the formation of the anomalously high corpuscular radiation
from biomass is discussed.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №9 65
|