Результаты радиопросвечивания области максимальной ионизации ночной ионосферы Венеры

Эксперименты радиопросвечивания обеспечивают возможность долговременных однородных измерений параметров ионосферы Венеры на высотах, которые малодоступны для исследования датчиками. В течение года наблюдений за сигналами спутников ВЕНЕРА-15,-16, зондировавших ионосферу в диапазоне зенитных углов от 50 до 160 градусов [1], накоплен массив данных, анализ которых позволяет выявлять возмущения в ионосфере и исследовать связь характеристик ионосферных аномалий с параметрами солнечного излучения и межпланетной плазмы. Уникальность радиоданных миссии ВЕНЕРА-15,-16 обусловлена тем, что эффекты влияния ионосферной плазмы выше, чем в зарубежных миссиях к Венере, благодаря использованию радиолинии дециметрового диапазона с высоким потенциалом и низким уровнем аппаратурного шума. Цель доклада – анализ новых сведений о ночной ионосфере Венеры на основе применения усовершенствованных методов обработки данных радиопросвечивания в миссии ВЕНЕРА-15,-16, а также обоснование использованных приближений и оценка достоверности полученной информации.
Изменение интегральной электронной концентрации на пути радиолуча прямо пропорционально изменению фазы сигнала [2]. Погрешность определения характеристик ионосферы зависит от превышения эффекта зондирования над случайными вариациями мощности и фазы сигнала, которые всегда присутствуют на трассе распространения радиоволн. Именно этот фактор ограничивает достоверность сведений о ночной ионосфере. Повысить точность решения обратной задачи можно, если уменьшить мешающие факторы. У сферической слоистой среды выявлено важное свойство [2]: в эксперименте радиопросвечивания прозрачной газовой оболочки планеты, стратифицированной полем тяжести, изменение плотности потока энергии прямо пропорционально градиенту угла отклонения волнового вектора от первоначального направления, если применима геометрическая оптика. Поэтому зарегистрированные вариации мощности радиоволны прямо пропорциональны скорости изменения ее частоты. Используя зарегистрированные вариации частоты, можно вычислить прогнозируемые рефракционные изменения мощности в атмосфере и в ионосфере, а затем сравнить их с энергетическими параметрами двух когерентных радиоволн. Наличие корреляции между прогнозируемой и измеренной мощностью сигналов позволяет выделить на фоне сходных по форме помех малые вариации показателя преломления в стратифицированных слоях, т.к. случайные флуктуации частоты сигнала и его мощности статистически независимы.
Показано, что благодаря высокому соотношению между исследуемыми радиофизическими эффектами и инструментальными погрешностями можно наиболее достоверно определять параметры ночной ионосферы путем решения обратной задачи двухчастотного радиопросвечивания и выявлять возмущения ионосферы, связанные с изменением характеристик солнечного ветра и излучения Солнца. Обнаружено, что в ночной ионосфере Венеры вертикальная структура электронной концентрации на высотах 110…180 км может сохраняться в течение 24 часов, указывая на существование долговременной стабильности источников ее ионизации при отсутствии солнечного излучения.

Работа выполнена при частичной поддержке программы № 1.7П Президиума РАН.