GB-T37834-2019银河宇宙线模型

Galacticcosmicraymodel2019-08-30发布中国国家标准化管理委员会I本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准使用翻译法等同采用ISO15390:2004《空间环境(自然与人工)银河宇宙线模型》。本标准做了下列编辑性修改：——增加了对各公式中相关物理符号的解释，以便于理解和应用本标准中的相关公式；——增加了参考文献，以标识本标准中相关公式的来源。本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAC/TC425)提出并归口。仪空间技术有限公司。ⅡISO15390银河宇宙线(GCR)模型是基于文献[1]和参考文献[2]),其数据来源是20世纪90年代早期的质子、He和重离子的通量监测数据。需模型(见参考文献[3]),模型中的相关公式都是数据拟合公式(量纲无法完全对应),而不是理论推导公献[4])和CREME2009模型(见参考文献[5]),均使用了ISO15390模型(见参考文献[6])。1本标准规定了用于分析银河宇宙线对空间硬件、生物体和其他物体的辐射效应的模型，为科学研究提供银河宇宙线通量的实验论据。本标准给出了能量范围为10MeV～10⁵MeV的银河宇宙线粒子(近地空间地磁场外的电子、质子和核电荷数为Z=2到92的粒子)的模型参数。2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。银河宇宙射线来自于星际空间穿透日球层的高能带电粒子流。WW=10g+f宇宙线粒子通量随刚度的分布。宇宙线粒子通量随能量的分布。3模型原理3.1本模型描述了在22年太阳活动周期中GCR的通量随太阳活动和在大尺度日球层磁场(太阳极区磁场)的变化。3.2在地磁层外的地球轨道上，GCR通量的角分布为各向同性。3.3太阳活动以12个月的沃尔夫数(太阳黑子数)的平均值(W)表征。3.4假设大尺度日球层磁场的变化与太阳极区磁场的变化成正比，而太阳极区磁场的强度和极性取决于太阳活动水平以及太阳活动周编号为奇数或偶数，按式(1)计算(见参考文献[1])。2M——日球层磁场的变化幅度，无量纲；W——平均太阳黑子数，无量纲；t——发生极区磁场翻转的时刻，单位为年；n——太阳活动周数，无量纲；t声——在第n个太阳活动周中太阳极大值年时发生极区磁场翻转的时间(粒子通量预测值建议为：t吉=1958.21;=1968.87;=1979.96;t=1989.46;t=2000.71;t=2011.3),单位为年；Wm*——在第n个太阳活动周中太阳活动的最高水平，以太阳黑子数表示，无量纲；Wmin——在第n个太阳活动周中太阳活动的最低水平，以太阳黑子数表示，无量纲。3.5GCR的大尺度调制的动力学过程可由日球层调制电势R。(t,R)表征，对于t时刻，刚度为R的粒子，按式(2)计算。式中：R₀——日光层的有效调制电势，单位为吉电子伏(GeV);W——太阳黑子数，无量纲；R——刚度，单位为吉电子伏(GeV)。3.6银河宇宙线通量相对于太阳活动的变化的滞后时间△t(n,R,t)与粒子的磁刚度R、太阳活动周编号n是奇数还是偶数以及太阳周相位有关，按式(3)计算。式中：△t——银河宇宙线通量相对于太阳活动的变化的滞后时间，单位为年；T+——太阳活动偶数周，无量纲；T_——太阳活动奇数周，无量纲；r——银河宇宙线通量相对于太阳活动的滞后变化的时间函数，无量纲。银河宇宙线相对于太阳活动的滞后幅度与太阳活动偶数周的粒子刚度无关。对于太阳活动偶数周(T+),按式(4)计算：对于太阳活动奇数周(T-),按式(5)计算： (5)式(3)中滞后变化的时间函数按式(6)计算： (6)4GCR刚度和能谱4.1总则在GCR模型中，粒子通量刚度和能谱可以先后计算得到。3'按式(7)计算。4.2.1在给定时间t的刚度为R的GCR粒子的刚度谱φ;(R,t)(s·m²·sr·GeV)-'按式(7)计算。 (9)A;——粒子i的原子量，无量纲(参见表1和表2);Z;——粒子i的核电荷数，无量纲(参见表1和表2)。C;、a;、γ;分别为i粒子的非调制刚度谱参数。对Z≤28对于质子，mp=0.938GeV;对其他核式中，的数值见表2。4.3.1在给定时间t,能量为E的GCR粒子能谱F(E,t)(s·m²·sr·GeV)-1可按式(11)计算。 (11)F(E,t)——给定时间t,能量为E的GCR粒子能谱，单位为(s·m²·sr·GeV)-1;4对A;≥2的粒子，单位为(s·m²·sr·MeV/核子)-1。4.3.2对刚度为R的GCR粒子，动能为E,单位为GeV(对核子，则为GeV/核子),按式(12)计算。 (12)4.3.4标准偏差值[σF₁(ED]按式(15)计算。 (13) (14) (15)式中：oF₁(E₁D——GCR粒子能谱F(E,t)的标准偏差值，单位为(s·m²·sr·GeV)-'。表1Z≤28的GCR粒子刚度谱和参数Z粒子e1H2319.5士1.5417.7土1.34.30土0.125B6C7N8O9F3.00士0.10P4.04土0.41SK5表1(续)Z粒子V9.32土0.242.63土0.01注1:对Z>2的核子，C;、γ;、a;为包括各自同位素注2:符合元素周期表中Z>2的核子，对应于自然元素丰度的原子质量取值为对电子而言，参,R.=1GeV.Z粒子Y6Z粒子8.8×10-'J4.3×10-'WZ粒子0000000Umicrayfluxes,Nucl.TracksRadiat.Meas.,1992,20(3),427-429.diction.Adv.Space.Res.1996,17(2):19-30.regularitiesandinfluenceonparticleenergyspect[4]Tylka,A.J.,AdamsJr.,J.H.,Boberg,P.R.,BrowE.O.,eterson,E.L.,Shea,M.A.,Smart,D.F.,Smith,E.J.CREME96:Arevisionofthecosmicreffects