Рассеяние сигнала GPS на среднеширотных магнито-ориентированных ионосферных плазменных неоднородностях в области магнитного зенита и магнитной нормали

Высокоширотные и экваториальные мерцания трансионосферных сигналов, в том числе сигналов GPS, являются серьезным фактором, снижающим эффективность работы соответствующих спутниковых радиотехнических систем. Ранее считалось, что аналогичные явления на средних широтах маловероятны. Однако практика применения GPS во время мощных магнитных бурь 1998, 2000 и 2003 г.г. показала, что с расширением границы аврорального овала на средние широты сбои работы GPS резко возрастают и становятся неприемлемыми. Для более детального изучения механизма неожиданно высокого уровня рассеяния сигнала GPS на средних широтах возникла необходимость дополнительных экспериментов. Впервые с использованием метода углового сканирования лучами «наземный приемник-спутник GPS» на плотной сети станций GEONET (более 1000 приемников) авторами показано, что зарегистрированные над Японией на фазе восстановления локальной магнитной бури 12 февраля 2000 г. необычные многочисленные срывы фазового сопровождения сигналов GPS на вспомогательной частоте L2 были вызваны мерцаниями сигнала, обусловленными рассеянием на интенсивных магнито-ориентированных плазменных неоднородностях (МОПН). При этом максимальное количество фазовых сбоев соответствовало направлению луча вдоль (область магнитного зенита, МЗ) и поперек (область магнитной нормали, МН) магнитной силовой линии на высоте максимума F области ионосферы. Обширный объем экспериментальных данных поддерживает общепринятую классическую модель слабого однократного рассеяния на тонком фазовом экране. Результаты нашего эксперимента свидетельствуют о необходимости разработки более адекватной модели рассеяния трансионосферного радиосигнала, способной объяснить эффект сильного рассеяния сигнала в направлении магнитного зенита. Подобные явления на средних широтах необходимо учитывать не только при работе спутниковых систем, но и в радиоастрономических экспериментах. Показано, что если луч на источник (спутник GPS или дискретный источник космического излучения) совпадает или проходит вблизи направления магнитной силовой линии, то при прохождении МОПН рассеяние сигналов на МОПН в ионосфере может оказаться существенно выше рассеяния в околосолнечной или в межзвездной среде, что существенно затрудняет оценку параметров этих сред в экспериментах. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 07-05-00127).