2000年からの１３年間の大気中Be-7濃度変動と宇宙線低エネ

ルギースペクトル

山形大学理学部

櫻井敬久

研究目的

地表宇宙線生成核種の変動は宇宙線強度変動を表しているか

・現在の太陽１１年周期活動を指標とした検証

• 太陽活動による銀河宇宙線スペクトルのモジュレーション（太陽圏） 1 TeV 以下の宇宙線低エネルギー部の変調

• 宇宙線生成核種の大気中生成率の変化（地球） 地磁気カットオフと高度分布

• 宇宙線生成核種の大気中濃度変動（大気運動） 大気の移流・拡散

宇宙線生成核種の強度は

宇宙線スペクトルの積分量

太陽１１年変動を利用して、

• 大気中Be-7の生成に関与している宇宙線低エネルギー限界を探る

• 山形で観測されているBe-7の生成場所を探る

Box model

大気中拡散方程式

生成率シミュレーション

EXPACS

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

50

100

150

200

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Solar Modulation Paramater ssn

Sola

r M

odu

lation

Para

mat

er[

MV]

太陽黒点数

AD

太陽活動と宇宙線スペクトル –太陽モデュレーションパラメータ

一次宇宙線陽子のエネルギースペクトル

Tp : 陽子の運動エネルギー

一次宇宙線のモデル式(Castanioli et al.)

Φ : 太陽モジュレーションパラメータ

宇宙線スペクトルは、太陽活動の変調(太陽モジュレーション)によって変調する。

宇宙線の変調の差は、低エネルギー側で顕著に現れる。

Usoskin et al.

Stratosphere

Geomagnetic

fields

Solar magnetic

fields Cosmic rays

22Na

14C

10Be

Cosmogenic nuclide

７Be

Troposphere

Tropopause

Mixing layer

地表 2km

10 km

成層圏

対流圏

中緯度 高緯度

成層圏

対流圏

地表

２－Box model

Kt

Ks Ks

Kt

Ps Ps

Pt Pt

Ns Ns

Nt Nt

λ ５３days

混入

Daily profile of Be-7 concentrations

for 13 years @Yamagata Japan

Yearly profile of Be-7 concentrations

2002---2009 2009---2011

neutron 16.4% 5.8%

Be-7@Yamagata 48% 15%

Be-7はneutronの 3倍の変動

アイスランドが薄く山形が濃い

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

0.00E+000

1.00E-008

2.00E-008

3.00E-008

4.00E-008

Be-7 P

roduction r

ate

@Yam

agata

altitude (km)

2002 2004 2007 2009 2011

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

0.00E+000

5.00E-008

1.00E-007

1.50E-007

2.00E-007

Be-7 P

roduction r

ate

@Ic

ela

nd

altitude (km)

2004 2007 2009 2011

Altitude distribution of Be-7

Production rates

Calculation by Expacs

Modulation parameter and Be-7

production rates

寒帯ジェットとBe-7

山形のBe-7はどこから来ているか

極域の成層圏下部に生成されたBe-7の移流・拡散が必要

アイスランド

でのCs-134

の観測

Be-7生成に寄与している宇宙線エネルギーの下限値

寄与下限エネルギーは１GeVから２GeVである。

IcelandのBe-7濃度に寄与する宇宙線低エネルギー

まとめ

2000年から13年間の宇宙線生成核種Be-7の地表濃度年変動から、

太陽１１年変動を利用して、Be-7生成に寄与している

宇宙線エネルギー下限値を推定した。

山形のBe-7は極域からの移流・拡散である

山形のBe-7に寄与している宇宙線下限エネルギーは１GeV

IcelandのBe-7に寄与している宇宙線下限エネルギーは500 MeV