Abstrak
Peningkatan permukaan tanah (GLE), yang terjadi saat proton surya berenergi tinggi mencapai Bumi, merupakan bahaya cuaca antariksa yang cukup besar bagi aktivitas penerbangan. Pengamatan monitor neutron (NM) terhadap peristiwa ini merupakan masukan utama bagi model operasional radiasi pengion pada ketinggian penerbangan. Demikian pula, data NM merupakan kunci bagi teknik untuk memperoleh spektrum proton surya anisotropik selama GLE. Kepadatan pengamatan yang lebih tinggi diinginkan untuk kedua tujuan tersebut. Dalam makalah ini, disajikan cara sederhana untuk meningkatkan kepadatan pengamatan untuk peristiwa besar: monitor neutron kompak (CNM). Monitor ini menggunakan detektor tanpa timbal yang sama seperti jaringan penginderaan kelembapan tanah. Data tiga tahun dari CNM yang berlokasi di Guildford, Inggris, disajikan. Variasi siklus surya dalam sinar kosmik diamati, bersamaan dengan 4 penurunan Forbush dengan besaran yang bervariasi. Tidak ada GLE yang diamati selama waktu ini, karena tidak adanya peristiwa dengan besaran yang cukup untuk diamati. Stasiun CNM masa depan di dekat Lerwick, Inggris dijelaskan secara singkat sebagai tambahan terhadap stasiun Guildford. Implikasi dari pengamatan hingga saat ini dibahas dalam konteks deteksi GLE. CNM melengkapi desain NM yang sudah ada dan yang sedang berkembang, dan mungkin cocok untuk digunakan sebagai titik referensi untuk jaringan pemantauan kelembapan tanah. Kesesuaian CNM untuk deteksi GLE dapat diekstrapolasi ke jaringan kelembapan tanah dalam kasus GLE besar; jika terjadi, data dapat memberikan resolusi spasial yang belum pernah ada sebelumnya.
Poin-poin Utama
- Compact Neutron Monitor dapat digunakan untuk mengamati peningkatan permukaan tanah (GLE), yang telah beroperasi sejak tahun 2021 di Inggris Selatan
- Monitor yang ada telah mengamati variasi siklus matahari dan beberapa penurunan Forbush
- Penelitian ini memperkuat temuan sebelumnya bahwa data dari jaringan kelembaban tanah selama GLE mungkin sangat berguna
Ringkasan Bahasa Sederhana
Dalam beberapa peristiwa cuaca antariksa, partikel yang dipercepat di Matahari menciptakan peningkatan besar dalam tingkat radiasi di atmosfer Bumi, yang dapat dideteksi di tanah. Peristiwa semacam itu disebut Ground Level Enhancements (GLE), dan berbahaya bagi industri penerbangan. Untuk mengurangi risiko dan lebih memahami peristiwa ini, lebih banyak pengamatan di permukaan tanah diinginkan. Makalah ini mengusulkan jenis monitor baru, Compact Neutron Monitor (CNM) yang dapat digunakan untuk meningkatkan jumlah pengamatan. Monitor tersebut terbukti sensitif terhadap jenis sinyal cuaca antariksa lainnya, namun belum ada GLE yang terdeteksi selama masa pakainya. Penerapan CNM tidak hanya menguntungkan komunitas cuaca antariksa: detektor yang digunakan dalam CNM juga digunakan untuk memantau kelembaban tanah menggunakan neutron atmosfer. CNM dapat digunakan sebagai titik referensi untuk jaringan ini, dan jika terjadi GLE besar, data dari jaringan ini dapat terbukti sangat berharga.
1 Pendahuluan
1.1 Peningkatan Permukaan Tanah dan Jaringan Pemantau Neutron
Ketika proton berenergi surya >500 MeV mencapai Bumi, proton tersebut dapat melintasi medan geomagnetik dan berinteraksi dengan partikel atmosfer. Interaksi ini memicu hujan udara yang meluas hingga ke permukaan tanah, menambah hujan udara yang disebabkan oleh fluks sinar kosmik yang relatif konstan (Forbush, 1946 ; McCracken et al., 2012 ). Peristiwa ini dikenal sebagai Ground Level Enhancements (GLE), dan biasanya diamati oleh Neutron Monitors (NM) (misalnya, Gopalswamy et al., 2012 ; Gopalswamy et al., 2014 ).
NM adalah instrumen yang sangat presisi, namun ini disertai dengan ukuran dan berat yang signifikan. Desain NM yang umum adalah modular: satu modul terdiri dari produsen utama dan moderator yang mengelilingi penghitung proporsional yang peka terhadap neutron. Tujuan dari produsen adalah untuk mengubah nukleon atmosfer berenergi tinggi menjadi neutron, yang kemudian kehilangan energi di moderator dan dideteksi dalam penghitung proporsional (Stoker et al., 2000 ). Biasanya, 6 modul digabungkan dan dikelilingi oleh lapisan bahan moderator lain, yang dirancang untuk memantulkan neutron atmosfer berenergi rendah. Namun, sebanyak 24 modul telah digunakan dalam satu monitor.
Saat ini, jaringan NM global terdiri dari sekitar 50 monitor, namun hanya sebagian kecil yang menyediakan data waktu nyata ke Basis Data NM (NMDB) dan cukup andal untuk penggunaan operasional (Bütikofer, 2018 ). Sejak didirikan pada tahun 1950-an, jaringan NM telah digunakan untuk mempelajari berbagai fenomena (JA Simpson, 2000 ). Contohnya meliputi efek siklus matahari dalam fluks sinar kosmik, yang berkorelasi antikorelasi dengan aktivitas matahari (Beer et al., 2012 ); Forbush menurun, di mana sinar kosmik dimodulasi oleh transien magnetik seperti ejeksi massa koronal dan laju hitungan NM akibatnya berkurang (Cane, 2000 ; Forbush, 1937 ); dan periodisitas dalam fluks sinar kosmik seperti anisotropi diurnal (Pomerantz & Duggal, 1971 ). Namun, dari perspektif cuaca luar angkasa, GLE tetap merupakan pengamatan NM yang paling penting.
Ada dua mekanisme yang mengatur amplitudo dan profil waktu GLE di lokasi tertentu. Salah satunya adalah efek batas kekakuan geomagnetik. Kekakuan partikel bermuatan adalah ukuran ketahanannya terhadap pembengkokan dalam medan magnet, dan diukur dengan rasio momentum partikel terhadap muatannya (Pomerantz, 1971 ). Setiap lokasi dalam medan geomagnetik memiliki kekakuan minimum, kekakuan batas, yang harus dimiliki partikel untuk mencapai lokasi tersebut (Cooke et al., 1991 ). Kekakuan batas terendah di dekat kutub dan tertinggi di ekuator, dan jika tidak ada efek lain, amplitudo GLE juga akan tertinggi di wilayah kutub dan terendah di dekat ekuator (Smart & Shea, 2019 ).
Mekanisme lain yang memengaruhi pengamatan GLE adalah kombinasi anisotropi dalam fluks proton surya dan arah pandang asimtotik (AVD) lokasi tempat pengamatan dilakukan. Partikel bermuatan yang tiba di lokasi dalam medan geomagnetik dari beberapa arah kemungkinan besar tidak berasal dari arah itu, karena lintasannya dipengaruhi oleh medan magnet. Arah dari mana ia benar-benar berasal adalah AVD lokasi tersebut (Dorman, 2009 ). Perhatikan bahwa AVD juga bergantung pada kekakuan partikel. Hasil akhirnya adalah bahwa lokasi dengan AVD yang bertepatan dengan arah fluks proton puncak dapat melihat GLE amplitudo yang lebih tinggi daripada lokasi lain yang melihat ke arah fluks minimum, bahkan jika lokasi kedua memiliki kekakuan batas yang lebih rendah.
1.2 GLE, Penerbangan, dan Perlunya Lebih Banyak Pengamatan
GLE lebih dari sekadar keingintahuan medan radiasi atmosfer Bumi; GLE merupakan bahaya bagi aktivitas penerbangan. Peningkatan radiasi pada ketinggian penerbangan jauh lebih besar daripada yang diukur di darat. Lingkungan radiasi ekstrem ini bermasalah karena dua alasan. Yang pertama adalah peningkatan risiko kerusakan jaringan biologis pada penumpang dan awak (Meier et al., 2020 ), dan yang kedua adalah peningkatan tingkat efek kejadian tunggal dalam sistem avionik (Dyer et al., 2003 ; Normand, 1996 ).
Karena kurangnya pemantauan paparan radiasi di pesawat, risiko yang ditimbulkan GLE terhadap aktivitas penerbangan dikurangi melalui advisori waktu nyata yang dihasilkan oleh model radiasi atmosfer. Advisori dikeluarkan oleh International Civil Aviation Orginisation, yang didukung oleh beberapa konsorsium internasional. Berbagai model sedang beroperasi di seluruh konsorsium dan pusat-pusat individu: model Civil Aviation Research Institute 7A (CARI-7A) berjalan di Space Weather Prediction Center (Bain, Copeland, et al., 2023 ; Copeland, 2017 ), Model of Atmospheric Ionizing Radiation + (MAIRE+) berjalan di Met Office Space Weather Operations Center (Hands et al., 2022 ; Lei et al., 2004 ), dan model Aviatation Dosimetry (AVIDOS) berjalan di Pan-European Consortium for Aviation Space weather End Users (PECASUS) (Latocha et al., 2009 ). Konsorsium Australia, Kanada, Prancis, Jepang menggunakan model SiGLE dan WArning System for AVIation Exposure to Solar energetic particle (WASAVIES) (Lantos, 2005 ; Sato et al., 2018 ), dan Konsorsium Tiongkok-Rusia menggunakan model yang tidak disebutkan namanya (Kholodkov et al., 2021 ). Model-model ini biasanya didorong oleh pengamatan dari satu atau dua stasiun NM yang telah ditentukan sebelumnya, dan mengasumsikan bahwa fluks proton surya bersifat isotropik dengan pengecualian WASAVIES. Karena model-model ini tumbuh dalam kepentingan operasional, pengakuan akan kebutuhan untuk mendukung dan memperluas jaringan NM juga tumbuh (Bain, Onsager, et al., 2023 ).
Karena komunitas penelitian berupaya mencapai model anisotropik radiasi atmosfer ( misalnya , Kubo et al., 2015 ; Davis et al., 2024 ), kebutuhan akan lebih banyak pengamatan menjadi semakin jelas. Teknik untuk memperoleh spektrum kekakuan proton dan anisotropi dari pengamatan NM GLE telah ada sejak lama (Cramp et al., 1997 ), dan sekarang diterapkan secara rutin pada GLE (Mishev, 2023 ; Mishev et al., 2017 ). Teknik-teknik ini bergantung pada sejumlah besar pengamatan untuk mencapai presisi yang baik, oleh karena itu lebih banyak pengamatan diinginkan (Mishev & Usoskin, 2020 ).
GLE yang diamati langsung yang paling parah juga berfungsi sebagai studi yang berguna dalam pentingnya pengamatan padat. GLE nomor 5, yang pertama kali diamati di era NM pada bulan Februari 1956, telah menjadi lilin standar dalam studi GLE dan efeknya (Dyer et al., 2018 ). Ini mencapai peningkatan puncak di NM di Leeds, Inggris sebesar 45x tingkat penghitungan latar belakang. Stasiun ini ditutup pada tahun 1980-an, dan jika peristiwa itu terjadi hari ini, mungkin peningkatan puncak global tidak teramati. Logika ini dapat diperluas ke setiap GLE: anisotropi mungkin begitu besar sehingga kita tidak mengamati maksimum yang sebenarnya. Meningkatkan kepadatan pengamatan akan meningkatkan kepastian bahwa jangkauan sebenarnya dari peristiwa tersebut telah ditangkap di tanah.
Dalam makalah ini, disajikan unit baru yang tersedia secara komersial yang mampu mengamati GLE: Compact Neutron Monitor (CNM).
2 Monitor Neutron Kompak
Detektor CNM menggunakan detektor yang sama seperti jaringan penginderaan neutron sinar kosmik (CRNS), yang memperoleh kelembapan tanah dari pengukuran fluks neutron albedo (lihat Zreda et al., 2008 ; Zreda et al., 2012 ). Hidrogen dalam air tanah memoderasi neutron atmosfer, sehingga fluks neutron epitermal sensitif terhadap kadar kelembapan tanah (Hendrick & Edge, 1966 ). Detektor neutron yang ditempatkan di atas tanah memiliki tapak hingga 250 m (Schrön et al., 2023 ) sehingga kelembapan tanah rata-rata dapat diperoleh pada “skala lapangan.” Sejak dikembangkan pada tahun 2008, teknik ini telah berkembang pesat dalam popularitas, dengan jaringan CRNS sekarang beroperasi di seluruh Amerika Utara, Eropa, Australia, Asia, dan Afrika (lihat Andreasen et al., 2017 , dan referensi di dalamnya).
Detektor yang digunakan dalam CNM adalah detektor Hydroinnova CRS 2000/B. Detektor ini adalah penghitung proporsional berisi BF 3 yang dikelilingi oleh selongsong moderator polietilen opsional dan kapsul aluminium luar. CNM saat ini menggunakan dua detektor yang dimoderasi dan satu detektor yang tidak dimoderasi. Penyertaan moderator meningkatkan laju hitungan detektor, dan mengubah fungsi respons: detektor yang dimoderasi peka terhadap neutron dengan energi hingga
1 MeV di mana detektor yang tidak dimoderasi terutama sensitif terhadap neutron termal (Köhli et al., 2018 ). Menyertakan 2 detektor yang dimoderasi dan detektor yang tidak dimoderasi memungkinkan studi spektral sederhana dari sinyal yang sangat besar, misalnya, GLE yang besar. Dalam kasus di mana sinyalnya kecil dan bising, data yang dimoderasi dan tidak dimoderasi dapat digabungkan tanpa masalah. Namun, “inti” dari CNM adalah dua detektor yang dimoderasi.
Detektor-detektor ini telah terbukti secara teoritis sesuai untuk tugas deteksi GLE, mengingat waktu integrasinya sesuai untuk tujuan operasional (Baird, 2024b ; Hands et al., 2021 ). Hands et al. ( 2021 ) menunjukkan bahwa peningkatan 70% dapat dideteksi oleh CNM dengan dua detektor pada irama 1 menit di beberapa lokasi sembarang. Perhatikan bahwa angka 70% tidak secara langsung sebanding dengan pengamatan NM karena fungsi hasil yang berbeda antara CNM dan NM bertimbal. Misalnya (Baird, 2024b ), mempertimbangkan detektabilitas GLE historis menggunakan spektrum anisotropik dari literatur. Dilaporkan bahwa GLE 59, yang memiliki peningkatan permukaan laut maksimum sebesar 40% pada monitor NM-64, akan menghasilkan peningkatan maksimum 80% pada permukaan laut pada detektor CNM/CRNS. Peningkatan tersebut dapat dideteksi pada irama 5 menit dengan CNM detektor tunggal. Dengan arah pandang yang tidak menguntungkan, sebanyak 3 detektor perlu digabungkan untuk mendeteksi GLE. GLE 73 yang jauh lebih kecil (dengan peningkatan permukaan laut puncak sebesar 5%) dapat dideteksi dengan arah pandang yang menguntungkan dengan menggabungkan 5 detektor, tetapi jumlah detektor yang diperlukan ditemukan meningkat secara signifikan saat arah pandang monitor menyimpang dari arah kedatangan SEP.
CNM dipasang di dalam ruangan dengan periode integrasi 1 menit untuk menguji prediksi ini, dengan hasil pertama dilaporkan di Baird ( 2024b ). Detektor terletak di lantai pertama Pusat Luar Angkasa Surrey, pada 51.2°N−0.6°E, dan ketinggian 55 m. Kekakuan batas waktu tenang lokasi tersebut adalah 2,87 GV. Stasiun tersebut pertama kali beroperasi pada Maret 2021.
3 Pengamatan dari Monitor Guildford
Data CNM yang disajikan di sini adalah gabungan data yang dikoreksi tekanan dari ketiga detektor. Prosedur koreksi tekanan standar untuk NM diterapkan:
Data tersedia daring di repositori Zenodo (Baird, 2024a ). Rata-rata bergerak 1 jam dari total laju hitungan Guilford CNM sejak pemasangannya ditunjukkan pada Gambar 1. Lonjakan besar pada Oktober 2021 disebabkan oleh penambahan detektor kedua yang dimoderasi. Data yang hilang sekitar September 2021 disebabkan oleh detektor yang dibawa pergi untuk pengujian di CERN-EU High Energy Reference Field.
Data pada Gambar 1 menunjukkan penurunan bertahap dari waktu ke waktu, yang mungkin disebabkan oleh variasi siklus matahari dalam fluks sinar kosmik. Gambar 2 menampilkan data CNM dari Januari 2022 dan seterusnya bersama dengan data NM yang terletak di Dourbes, Belgia dan Newark, AS, serta jumlah bintik matahari rata-rata bulanan. NM ini adalah dua yang paling sesuai dengan kekakuan batas CNM. Setiap deret waktu NM telah dinormalisasi sedemikian rupa sehingga laju penghitungan rata-rata pada Januari 2022 adalah 1. Data NM diambil dari Neutron Monitor Database ( 2024 ), dan data jumlah bintik matahari diambil dari SILSO World Data Center ( 2024 ).
Efek siklus matahari tampak jelas pada data dari ketiga monitor: laju hitungan menurun secara stabil saat siklus matahari berlanjut menuju maksimum pada tahun 2024 atau 2025. Secara umum, ketiga monitor saling bersesuaian, sebagaimana diukur oleh koefisien korelasi tinggi yang tercantum dalam Tabel 1 .
| Monitor 1 | Monitor 2 | Pearson R-nya |
|---|---|---|
| Bahasa Indonesia: CNM | Dourbes | 0.889 |
| Bahasa Indonesia: CNM | Kota Newark | 0.890 |
| Dourbes | Kota Newark | 0,968 |
Sejumlah penurunan sementara terlihat jelas dalam data yang ditunjukkan pada Gambar 2. Ini adalah contoh penurunan Forbush: pengurangan laju penghitungan NM yang didorong oleh modulasi sinar kosmik dengan melewati struktur magnetik seperti lontaran massa koronal atau wilayah interaksi aliran. Gambar 3 menunjukkan empat penurunan Forbush, satu dari Mei 2023, satu dari Maret 2024, satu dari badai Mei 2024, dan satu dari Agustus 2024. Setiap penurunan Forbush tampak di setiap monitor, namun penurunan yang lebih dalam (Maret dan 24 Mei) secara alami lebih mudah terlihat di CNM daripada penurunan yang dangkal.
Penurunan Forbush pada bulan Mei 2024 juga mencakup periode waktu terjadinya GLE 74, yang terjadi segera setelah penurunan minimum. Terdapat sedikit peningkatan yang terlihat di ketiga monitor, namun signifikansi statistik dari peningkatan ini kemungkinan sangat rendah. Pada peristiwa Mei 2024 terdapat peningkatan lain dengan besaran yang sama pada tanggal 14 Mei, dan pada peristiwa Maret 2024 terdapat variasi reguler dengan besaran yang hampir sama.
4 Rencana Instalasi dan Peningkatan
Pekerjaan saat ini sedang berlangsung untuk membangun CNM di observatorium Met Office dekat Lerwick di Shetland, sebuah kepulauan di lepas pantai utara Skotlandia. Lokasi tersebut berada di 60.1° LU, −1.2° BT, dengan kekakuan batas
1 GV. Pemasangan ini direncanakan selesai pada bulan April 2025. Setelah pemasangannya, akan ada cakupan CNM di wilayah utara dan selatan Inggris, melengkapi pemasangan NM-2024 mendatang di Camborne di wilayah barat daya Inggris.
CNM Lerwick akan terdiri dari 2 detektor yang dimoderasi CRS 2000. Detektor ini sama dengan yang digunakan di CNM Guildford, namun detektor ini akan menggunakan penghitung proporsional helium-3 sebagai pengganti BF 3. CNM Guildford akan dipasangi detektor berbasis helium-3 agar sesuai dengan instalasi Lerwick. Keputusan untuk mengganti detektor dibuat karena detektor helium-3, yang lebih aman dan memiliki laju hitungan per satuan volume yang lebih tinggi, tersedia untuk digunakan dalam proyek tersebut. Monitor Lerwick tidak akan dilengkapi detektor yang tidak dimoderasi. Laju hitungan detektor tidak akan berkurang sebagai akibatnya: dua detektor helium-3 yang dimoderasi akan memiliki laju hitungan yang lebih tinggi daripada instalasi Guildford saat ini.
5 Diskusi
5.1 Interpretasi Hasil Observasi
Tujuan utama CNM adalah untuk meningkatkan pengamatan GLE besar. Sayangnya, selama masa pakai detektor, hanya 2 GLE yang terjadi. Yang pertama, GLE 73, tidak teramati di Dourbes NM pada bulan Oktober 2021. GLE 74 yang lebih baru hanya menghasilkan peningkatan beberapa persen dalam data Dourbes NM, seperti yang ditunjukkan di atas. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa ini tidak diamati di CNM yang memiliki sensitivitas lebih rendah. Untuk kejadian bertahap seperti GLE 74, pertimbangan derau poisson dalam interval 1 jam sudah cukup untuk menetapkan ambang batas sederhana untuk deteksi. Laju hitungan CNM sebesar 1
memberikan persentase kebisingan poisson sebesar
= 1,67%. Oleh karena itu, sederhananya
ambang batasnya adalah 5%, yang tidak dilampaui di sini.
ambang batas akan ditetapkan pada 8,35%.
Meskipun tidak ada pengamatan GLE, CNM telah membuktikan kegunaannya dalam pengamatan sinyal lainnya. Pengamatan CNM terhadap variasi siklus matahari dalam sinar kosmik sangat mirip dengan pengamatan NM referensi, tanpa deviasi besar. Koefisien korelasi CNM dengan masing-masing NM referensi lebih rendah daripada korelasi masing-masing NM. Hal ini mungkin disebabkan oleh gangguan yang lebih tinggi dalam CNM.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 , CNM sangat mampu mengamati penurunan Forbush. Sementara yang terjadi pada Maret dan Mei 2024 secara historis besar, yang terjadi pada Mei 2023 dan Agustus 2024 lebih umum dalam besarnya. Pengamatan ini sangat mendukung kesimpulan Hands et al. ( 2021 ) bahwa detektor cocok untuk mendeteksi GLE dengan besaran sedang. Namun, perlu diingat bahwa deteksi operasional GLE adalah tugas yang lebih menantang daripada identifikasi retrospektif penurunan Forbush, terutama untuk detektor berisik. Ini karena persyaratan untuk mendeteksi kejadian pada skala waktu pendek, misalnya, 5 menit, meningkatkan derau poisson relatif terhadap rata-rata bergulir 1 jam yang digunakan dalam makalah ini.
Deteksi sinyal dapat dipermudah dengan mengurangi derau, meningkatkan sinyal, atau menggunakan metode statistik yang meningkatkan pemisahan keduanya. Tentu saja, meningkatkan sinyal, dalam hal ini amplitudo GLE, tidak mungkin dilakukan. Derau hanya dapat dikurangi dengan menambahkan lebih banyak detektor atau meningkatkan periode integrasi. Namun, karena NM diatur oleh statistik poisson, ada hukum hasil yang semakin berkurang: menggandakan laju hitungan hanya mengurangi derau dengan faktor
. Menyelidiki uji statistik yang lebih canggih mungkin terbukti sangat bermanfaat. Pendekatan ambang batas poisson yang umum hanya mempertimbangkan satu titik data, tetapi profil waktu GLE memuat informasi yang jauh lebih banyak. Teknik yang mempertimbangkan pengaruh serangkaian pengamatan dapat mengurangi ambang batas deteksi.
5.2 Keunggulan Relatif dari Berbagai Desain NM
Karena NM pertama dirancang pada tahun 1950-an dan 1960-an (Hatton & Carmichael, 1964 ; J. Simpson, 1957 ), sangat sedikit yang berubah dalam hal desain: sebagian besar NM yang beroperasi saat ini adalah desain NM64 standar. Namun, dengan nilai pengamatan NM menjadi lebih dikenal luas, lebih banyak desain yang dibuat. NM-2024 adalah NM “skala penuh” baru, yang lebih kecil dari NM64, tetapi ukurannya serupa dengan NM Tahun Geofisika Internasional asli (Aspinall et al., 2024 ). Mini-NM, di sisi lain, adalah unit yang lebih kecil, yang terdiri dari satu produsen, moderator, dan modul penghitung (Strauss et al., 2020 ).
Karena CNM bergabung dengan jajaran desain NM yang terus bertambah, penting untuk menekankan bahwa berbagai desain tersebut sebagian besar saling melengkapi. Sementara NM skala penuh adalah “yang terbaik di kelasnya” untuk pemantauan yang tepat terhadap fluks partikel berenergi tinggi di Bumi, hal ini mengorbankan ukuran dan berat yang signifikan. Baik Compact maupun mini-NM menawarkan cara untuk memperluas jangkauan jaringan NM ke lokasi terpencil dengan mengorbankan presisi.
Beberapa sensitivitas yang hilang karena CNM tidak memiliki produsen timbal dipulihkan dengan menggabungkan karakteristik spektral GLE dan fungsi luluh yang berbeda dari Compact NM. Timbal dalam NM meningkatkan respons detektor terhadap sinar kosmik berenergi lebih tinggi (Clem & Dorman, 2000 ; Paschalis et al., 2013 ). Kontribusi relatif partikel berenergi rendah terhadap sinyal detektor tanpa timbal seperti Compact NM karenanya lebih tinggi daripada detektor bertimbal (Nuntiyakul et al., 2020 ). Karena GLE didominasi oleh proton berenergi rendah, amplitudo lebih tinggi pada monitor tanpa timbal dibandingkan dengan monitor bertimbal (Vashenyuk et al., 2007 ). Di samping manfaat statistik, fungsi luluh dan fungsi respons yang berbeda berarti bahwa penempatan bersama Compact NM dengan mini-NM dan/atau NM skala penuh membuka pintu untuk beberapa studi spektral sederhana radiasi atmosfer selama GLE dan Forbush menurun.
5.3 Koneksi yang Saling Menguntungkan ke Jaringan CRNS
Keunggulan unik CNM adalah terdapat ratusan detektor yang sama yang digunakan dalam jaringan CRNS di seluruh dunia, termasuk hampir 50 di Inggris saja (Evans et al., 2016 ). Keseragaman ini menawarkan manfaat bersama bagi komunitas hidrologi dan cuaca antariksa. Bagi komunitas hidrologi, CNM menawarkan peluang untuk kalkulasi lokal faktor koreksi untuk variasi sinar kosmik (McJannet & Desilets, 2023 ), dengan cara yang mirip dengan yang disajikan dalam (Schrön et al., 2024 ).
Penerapan CNM dalam ruangan yang lebih luas tentu akan bermanfaat bagi komunitas cuaca antariksa dan industri penerbangan dengan meningkatkan kepadatan pengamatan GLE. Namun, kemungkinan penggunaan jaringan CRNS sendiri tetap menjadi kemungkinan yang menggiurkan. Jika terjadi GLE yang kuat, pengaruh kelembapan tanah akan dapat diabaikan (Baird, 2024b ), dan data dari jaringan CRNS akan memberikan resolusi spasial yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam deteksi GLE.
6. Penutup
Compact NM di Guildford menggunakan detektor yang sama seperti yang digunakan dalam jaringan CRNS di seluruh dunia. Telah terbukti bahwa, dalam 3 tahun beroperasi, CNM telah mengamati variasi siklus matahari dan banyak penurunan Forbush. Meskipun tidak ada GLE yang diamati, hal ini bukanlah hal yang tidak terduga.
Selain CNM Guildford, instalasi kedua di Shetland harus selesai pada awal tahun 2025. Ini adalah contoh kemampuan CNM untuk meningkatkan kepadatan pengamatan NM. Instalasi CNM selanjutnya berpotensi bermanfaat tidak hanya bagi komunitas cuaca antariksa, tetapi juga bagi komunitas hidrologi. Secara umum, utilitas jaringan CRNS untuk tujuan cuaca antariksa masih belum dieksplorasi mengingat potensi manfaatnya yang cukup besar.
