Среднеширотные магнито-ориентированные ионосферные плазменные образования и их влияние на работу систем дифференциальной навигации GPS и радиоинтерферометров с большой базой

Впервые с использованием метода сканирования магнитного зенита лучами «наземный приемник-спутник GPS» показано, что зарегистрированные над Калифорнией 5 октября 2001 г. на фазе восстановления небольшой магнитной бури 3 октября 2001 г. необычные изолированные ионосферные неоднородности представляют собой движущиеся на север магнито-ориентированные плазменные возмущения (МОПВ). МОПВ характеризуются положительным отклонением полного электронного содержания (ПЭС) относительно фона амплитудой до 1 TECU (10^16 эл/м^2), что составляет до 10-20% относительного изменения ПЭС. Во временной области соответствующие вариации ПЭС имеют вид единичного импульса длительностью порядка 20 мин. В пространственной области МОПВ представляют собой плоские «перья» с характерными размерами в горизонтальной плоскости около 800 км поперек и более 100 км вдоль направления перемещения, в вертикальной плоскости не более 70 км. Магнито-ориентированные плазменные неоднородности зарегистрированы в интервале 40-50° геомагнитной широты, что в верхней точке магнитной силовой линии соответствует высоте порядка 5000 км над магнитным экватором. Перечисленные признаки позволяют отнести зарегистрированные образования к классу ионосферных «пузырей» (bubbles), формируемых в экваториальной ионосфере на определенной фазе магнитной бури, с тем отличием, что возмущение ПЭС носит не отрицательный (depletion), а положительный характер. Приводятся оценки влияния подобных образований на работу дифференциальных систем GPS (DGPS), поскольку при пересечении магнито-ориентированной плазменной неоднородности лучом GPS опорной станции или бортового приемника на короткое время порядка длительности МОПВ может резко увеличиться относительная ошибка дальности. Аналогичные проблемы возникают и при работе современных широкобазисных и среднебазисных радиоинтерферометров типа LOFAR, SKA. Для анализируемого примера приводятся соответствующие оценки ошибки дальности, доплеровского смещения частоты и рефракционного отклонения на выбранной частоте 100 МГц. Показано, что если луч на источник (спутник GPS или дискретный источник космического излучения) совпадает или проходит вблизи направления магнитной силовой линии, то при прохождении МОПВ соответствующие ошибки на порядок превышают разрешающую способность систем. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 07-05-00127).