Восемнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XVIII.I.348
Исследование регулярных и спорадических явлений в нижней ионосфере Земли на базе стенда СУРА
Бахметьева Н.В. (1), Григорьев Г. И. (1), Жемяков И.Н. (1), Виноградов Г. Р. (1), Калинина Е. Е. (1), Юсупов К.М. (2)
(1) НИРФИ ННГУ им. Н. И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
(2) Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
Работа посвящена исследованию явлений в нижней ионосфере, связанных с воздействием на нее мощным высокочастотным радиоизлучением и развивающихся в регулярных условиях. Нижняя ионосфера (высоты 50–150 км) характеризуется сложным химическим составом, низкой электронной концентрацией в области D, возрастающей в периоды солнечных вспышек, интенсивной динамикой. Температура нейтральной компоненты, достигающая локального минимума на уровне мезопаузы, возрастает при переходе к термосфере. Вертикальные и горизонтальные движения среды влияют на параметры нейтральной и ионизованной компонент нижней ионосферы. Спорадические слои Е разного типа, в том числе, короткоживущие, образуются на высотах 90–130 км под действием атмосферных волн. Турбулентность, развивающаяся на высотах ниже уровня турбопаузы, влияет на характеристики сигналов, отраженных и рассеянных неоднородностями и регулярными слоями ионизации. Перечисленные явления лежат в русле исследований, выполняемых с помощью диагностических средств, размещенных вблизи нагревного стенда СУРА (56,15 N;46,11 E). Экспериментальные исследования основаны на диагностике нижней ионосферы методом резонансного рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях ионосферной плазмы (ИПН), создаваемых в поле стоячей волны, образующейся при отражении от ионосферы мощного высокочастотного радиоизлучения. Стенд СУРА в этих исследованиях используется как для создания ИПН, излучая в зенит мощные радиоволны в непрерывном режиме, так и в качестве диагностического средства при переводе его в режим импульсного излучения пробных радиоволн. Преимуществом метода является относительная простота, возможность реализации на любом нагревном стенде, большое количество одновременно определяемых параметров ионосферы и нейтральной атмосферы по характеристикам сигналов, рассеянных неоднородностями, при дистанционном зондировании их пробными радиоволнами соответствующей частоты и поляризации. В последние годы основное внимание было уделено исследованию области D, в том числе, исследованию мезосферного озона при воздействии на ионосферу мощным радиоизлучением, спорадических слоев Е разного происхождения, исследованию вертикального распределения температуры и плотности нейтральной компоненты, определению уровня турбопаузы, скоростей вертикального регулярного и турбулентных движений, влияния атмосферных волн на характеристики сигналов, рассеянных искусственными периодическими неоднородностями. В докладе приводятся новые результаты этих исследований, полученные в последние годы.
Работа выполнена при поддержке РНФ по гранту № 20-17-00050. Эксперименты проведены на УНУ СУРА (модернизация стенда СУРА в 2020 г. поддержана грантом Министерства науки и высшего образования РФ, полученным в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», уникальный идентификатор проекта RFMEFI62020X0003, номер соглашения 075-15-2020-529).
Ключевые слова: нижняя ионосфера, дистанционное зондирование, нагрев, искусственные периодические неоднородности, аэрономия, спорадические слои, параметры ионосферы, атмосферные волны, турбулентность.
Литература:
- Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Толмачева А.В., Бахметьева Н.В. Исследование ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей. – Нижний Новгород. ИПФ РАН. 1999. 155 с.
- Bakhmet’eva N.V., Grigoriev G.I., Tolmacheva A.V., and Kalinina E.E. Atmospheric Turbulence and Internal Gravity Waves Examined by the Method of Artificial Periodic Irregularities // Russian Journal of Physical Chemistry B, 2018, Vol. 12, No. 3, pp. 510–521.
- Bakhmetieva N.V., Vyakhirev V.D., Kalinina E.E., Komrakov G.P. Earth’s Lower Ionosphere during Partial Solar Eclipses According to Observations near Nizhny Novgorod // Geomagnetism and Aeronomy, 2017, Vol. 57, No. 1, pp. 58–71.
- Бахметьева Н.В., Беликович В.В. Результаты исследований спорадического слоя Е методом резонансного рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях ионосферной плазмы // Известия вузов. Радиофизика. 2008. Т. 51. № 11. С. 956-969.
- Nataliya V. Bakhmetieva , Gennady I. Grigoriev, Ariadna V. Tolmacheva and Ilia N. Zhemyakov. Investigations of Atmospheric Waves in the Earth Lower Ionosphere by Means of the Method of the Creation of the Artificial Periodic Irregularities of the Ionospheric Plasma Atmosphere, 2019, 10, 450; doi:10.3390/atmos10080450.
- Bakhmetieva N.V., Grach S.M., Sergeev E.N., Shindin A.V., Milikh G.M., Siefring C.L., Bernhardt P.A., McCarrick M. Artificial periodic irregularities in the high-latitude ionosphere excited by the HAARP facility // Radio Sci., 51, 999–1009, doi:10.1002/2015RS005938.
- Andrianov A.F., Bakhmet’eva N.V., Vyakhirev V.D., Kalinina E.E., Krasilnikov A.A., Kulikov Yu.Yu. A study of the density variations of mesospheric ozone in the case of ionospheric perturbation by the “Sura” facility radiation with simultaneous diagnostics of ionospheric plasma // Radiophysics and Quantum Electronics, 2019. Vol. 62, No. 5, p.326 – 341.
- Bakhmetieva N.V., Yusupov K.M. Artificial periodic irregularities and investigations of sporadic Е-layers // 2019 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference, AP-RASC 2019 8738472, https://ieeexplore.ieee.org/document/8738472.
Презентация доклада
Дистанционное зондирование ионосферы
384