Декаметровая радиодиагностика облака хаотической
плазмы с космического аппарата

В последнее время существенное развитие получил метод диагностики крупномасштабных неоднородностей электронной концентрации, основанный на решении обратной задачи зондирования ионосферы с низкоорбитальных космических аппаратов сигналами декаметрового радиодиапазона (Данилкин и др., 2012). По сравнению с более высокочастотными диапазонами использование декаметровых радиосигналов обеспечивает высокую чувствительность метода к вариациям параметров плазмы, поскольку зондирование проводится в окрестности критических частот ионосферы. В естественных и в искусственно-возмущенных геофизических условиях крупномасштабная неоднородность электронной концентрации может обладать как детерминированными свойствами, так и представлять собой локализованное полностью хаотическое плазменное облако. Известный метод диагностики крупномасштабной ионосферной неоднородности (Данилкин и др., 2012) основан на численных расчетах системы детерминированных лучевых уравнений и моделировании дистанционно-частотных характеристик декаметровых трансионосферных радиосигналов при различных положениях космического аппарата относительно наземного приемного пункта. При этом возможная тонкая хаотическая структура крупномасштабной неоднородности не рассматривается.
В настоящей работе предложен оперативный метод оценки параметров частично-детерминированного крупномасштабного облака ионосферной плазмы по статистическим траекторным характеристикам декаметровых радиосигналов, излученных с борта низкоорбитального космического аппарата. Интенсивность и пространственные размеры детерминированной структуры крупномасштабного облака определяются по данным численно-аналитического синтеза средних дистанционно-частотных характеристик радиосигналов, прошедших сквозь ионосферу. Для диагностики параметров хаотических неоднородностей облака используются вторые статистические моменты траекторных характеристик радиосигналов на нескольких рабочих частотах, полученные путем решения стохастических лучевых уравнений. Рассмотрены различные геофизические условия, когда крупномасштабное облако хаотической плазмы частично, либо полностью теряет детерминированные свойства, не приводит к регулярной рефракции радиоволн и не проявляется на усредненных трансионограммах. В последнем случае для определения области локализации и параметров хаотического крупномасштабного образования используются данные измерений статистических характеристик трансионосферных радиосигналов на различных рабочих частотах при нескольких положениях космического аппарата относительно наземного пункта наблюдения.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (гос.задание FZZE-2020-0017) и гранта РФФИ № 19-52-44002