Адаптация параметров модели внезапных фазовых аномалий ОНЧ сигналов радиостанций на трассах Новосибирск - Якутск и Краснодар – Якутск

Во время солнечных вспышек происходит увеличение интенсивности рентгеновского излучения, являющегося основным источником ионизации нижней ионосферы. Это приводит к повышению электронной концентрации в D области ионосферы. Возникают внезапные фазовые аномалии (ВФА) при регистрации электромагнитных сигналов ОНЧ диапазона. Для описания зависимости ВФА от потока интенсивности рентгеновского излучения (Р) 0,1- 0,8 нм и от зенитного угла Солнца (Х) используется эмпирическое аппроксимирующее выражение множественной линейной регрессии модели Беленького М.И., Орлова А.Б., Пронина А.Е., Уварова А.Н. (Физический факультет СПбГУ). ВФА - приведённое к протяжённости трассы максимальное отклонение фазы сигналов относительно невозмущённого значения, регистрируемого до начала вспышки. Независимые переменные - логарифмы Р и усредненное вдоль трассы распространения значение косинуса Х.
В Якутске регистрируются сигналы станций радиотехнической системы дальней навигации. Сигнал принимается на электрическую штыревую антенну. Привязка к абсолютному времени, и высокостабильная частота дискретизации АЦП, необходимые для регистрации фазы радиосигналов и запуска сбора данных в соответствии с режимом работы радиостанций организованы при помощи GPS часов. Рассматриваются зарегистрированные в Якутске вариации фазы и внезапные фазовые аномалии (ВФА) сигналов радионавигационных станций Новосибирск и Краснодар (14,9 кГц) для летних и зимних дневных условий распространения 2009-2013 гг. Оценены параметры модели (регрессионные коэффициенты) для зимы и лета для трасс Новосибирск-Якутск и Краснодар-Якутск. Проведено сравнение расчетных значений по модели ВФА с экспериментальными данными для отдельных рентгеновских вспышек. По полученным коэффициентам модели решалась обратная задача - оценивался поток рентгеновского излучения по вариациям фазы на основе регистрации сигналов ОНЧ радиостанции Новосибирск в Якутске для отдельных дней. В каждых анализируемых сутках вариации фазы отсчитывались относительно значения, соответствующего времени минимального зенитного угла солнца на середине трассы, с последующим приведением к протяжённости трассы распространения. Близкое соответствие рассчитанных по полученной модели с усредненными параметрами значений ВФА с экспериментальными позволяет говорить об адекватности выбранной линейной регрессионной модели ВФА и полученных оценок её параметров. Поток рентгеновского излучения, рассчитанный по модели, близок со вспышечным значением излучения, полученным со спутника GOES-15. На рассматриваемых трассах зависимость ВФА от потока рентгеновского излучения при фиксированных значениях X более крутая зимой. Зависимость ВФА от усреднённого косинуса зенитного угла Солнца более крутая летом. Также величина ВФА при фиксированных значениях X и P от лета к зиме увеличивается. Сезонные вариации фазы в дневных спокойных условиях наиболее выражены, что связано с повышением эффективности ионизации области D ионосферы от зимы к лету, уменьшению зенитного угла Солнца над трассой распространения сигнала, следствием чего является повышение градиента электронной концентрации нижней ионосферы. Внезапное ионосферное возмущение есть резкое повышение градиента концентрации электронов, поэтому ВФА отчётливее в зимний период, когда в невозмущённых условиях градиент концентрации не велик. Таким образом, проведена адаптация параметров зависимости вариаций фазы ОНЧ сигналов от потока рентгеновского излучения и зенитного угла солнца на трассе распространения Новосибирск – Якутск как во время внезапных фазовых аномалий, так и в спокойных условиях.
Работа поддержана РФФИ, проекты № 12-05-98528-р_восток_а, № 12-02-00174-а, № 14-05-31056 мол_а и НОФМУ РС(Я) № 2014-01-0015.