Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI.P.346

Апробация инварианта радиозатменного эксперимента при интерпретации данных радиопросвечивания ионосферы и атмосферы Венеры

Гаврик А. Л. (1)
(1) Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал (ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН), Фрязино, Россия
По результатам радиозатменных экспериментов в миссиях Mariner-5,-10, Венера-9,-10,-15,-16, Pioneer-Venus, Magellan, Venus-Express, Akatsuki получены обширные сведения о структуре атмосферы и ионосферы Венеры. Архив этих экспериментов предоставляет возможность изучать временную и пространственную изменчивость газовой оболочки Венеры. Численное моделирование эксперимента радиопросвечивания позволяет выявить характер влияния различных искажающих факторов на достоверность интерпретации данных и оценить справедливость предлагаемых гипотез. Причинами ограничения точности радиозатменных данных могут быть случайные вариации параметров радиоволн, не связанные с исследуемой средой, и методические погрешности интегрирования экспериментальных данных, содержащих шум. Такие мешающие факторы могут повлиять на возможность обнаружения и исследования процессов, ответственных за динамические изменения в системе атмосфера-ионосфера.
Точность интерпретации результатов радиопросвечивания имеет принципиальное значение, т.к. определяет возможность дальнейшего использования полученных характеристик при разработке моделей строения и динамики ионосферы. Мы полагаем, что из-за некорректной оценки погрешности в области нижней границы ионосферы в миссии Venus-Express [1] и Akatsuki [2] появилась гипотеза о существовании метеорного слоя на Венере, основанная только на вычислении профиля электронной концентрации путем решения обратной задачи радиопросвечивания, которая противоречит данным миссии Венера-15,-16 [3,4]. В миссии Венера-15,-16 экспериментально обнаружены периодические плазменные возмущения на высотах от 80 до 120 км, которые могут быть признаком распространения атмосферных волн вплоть до ионосферы, но в настоящее время такие процессы недостаточно изучены из-за малого количества адекватных экспериментальных данных. Моделирование эксперимента радиопросвечивания показало, что традиционный метод вычисления электронной концентрации не позволяет получать достоверную информацию о нижней ионосфере Венеры из-за большой методической погрешности интегрального соотношения в слабоионизованной нижней ионосфере. Разработка нового метода анализа данных на основе обнаруженного инварианта радиозатменного эксперимента открыла возможность получения достоверных сведений о нижней области ионосферы. Инвариант радиозатменного эксперимента, положенный в основу разработанного метода, предоставил возможность анализировать свойства атмосферы и ионосферы по функциональной связи вариаций мощности и частоты зондирующих сигналов, не используя интегральных преобразований, применяемых при решении обратной задачи радиопросвечивания, что увеличило чувствительность метода к малым вариациям показателя преломления зондируемой среды. Именно применение этого метода выявило нижнюю ионизованную область дневной ионосферы, ее отсутствие ночью и существование периодических колебаний показателя преломления, начинающихся в атмосфере и продолжающихся в нижней ионосфере. Таким образом, экспериментально показано существование сложной структуры нижней области ионосферы, в которой могут формироваться от 1 до 5 слоев с повышенной концентрацией. Усовершенствование методов обработки радиозатменных данных, их обоснование на основе моделирования эксперимента, повысит качество информации о структуре неоднородностей в системе атмосфера-ионосфера и откроет перспективы обнаружения волновых процессов, протекающих в газовой оболочке Венеры, что увеличит ценность информации при реализации проекта Венера-Д.
Работа выполнена в рамках государственного задания по теме “Космос”.

Ключевые слова: ионосфера и атмосфера Венеры, радиопросвечивание, профиль электронной концентрации
Литература:
  1. M. Patzold, S. Tellmann, B. Hausler et al. A sporadic layer in the Venus lower ionosphere of meteoric origin // Geophysical research letters. 2010. V. 36. P. L05203.
  2. Tripathi, K. R., Choudhary, R. K., et al.. Characteristic features of V0 layer in the Venus ionosphere as observed by the Akatsuki orbiter: Evidence for its presence during the local noon and postsunset conditions // Geophysical Research Letters, 2022, 49, e2022GL097824. https://doi.org/10.1029/2022GL097824
  3. Гаврик А.Л., Павельев А.Г., Гаврик Ю.А. Обнаружение ионосферных слоев в дневной ионосфере Венеры на высотах 80-120 км по результатам двухчастотного радиопросвечивания КА Венера-15,-16 // Солнечно-земная физика. 2008. № 12. Т. 2. С. 203-205.
  4. Гаврик А.Л., Гаврик Ю.А., Копнина Т.Ф. О возможности увеличения чувствительности метода радиопросвечивания // Журнал радиоэлектроники. [электронный журнал]. 2011. № 5. URL: http://jre.cplire.ru/jre/may11/3/text.pdf

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Гаврик А.Л. Апробация инварианта радиозатменного эксперимента при интерпретации данных радиопросвечивания ионосферы и атмосферы Венеры // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 425. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Дистанционное зондирование планет Солнечной системы

425