Перемещающиеся ионосферные возмущения в среднеширотной ионосфере

• Автор: Калихман, Аркадий Давидович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 256 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ИОНОСФЕРНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ НАБЛЮДЕНИЯ
1.1. Основные характеристики перемещающихся ионосферных возмущений и радиофизические методы их наблюдения
1.2. Проявление перемещающихся ионосферных возмущений в различных видах наблюдений
1.3. Термосферные волны на ионосферных высотах, их ионосферный отклик и распространение
2. ДИНАМИКА СРЕДНЕМАСШТАБНЫХ
ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ИОНОСФЕРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
2.1 Параметры среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений
2.2 Динамика перемещающихся ионосферных возмущений по данным трансионосферного и вертикального радиозондирования
2.3 Эффекты фильтрации перемещающихся ионосферных возмущений по направлениям термосферными ветрами
2.4 Дисперсия термосферных волн и предпосылки прогноза возмущений среднего масштаба
3. ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ИОНОСФЕРНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ НА ИОНОГРАММАХ
3.1 Влияние перемещающихся ионосферных возмущений на групповое запаздывание, доплеровское смещение.4 частоты и углы прихода сигнала радиозондирования
3.2 Траекторный синтез ионограмм с многолучевостью и структура перемещающихся ионосферных возмущений
3.3. Моделирование иоиозондовых наблюдений ионосферных дыр
4. ЯВЛЕНИЕ РАССЕЯНИЯ И СТРУКТУРА ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ИОНОСФЕРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
4.1 Классификация и модели среднеширотиого Г-рассеяния
4.2 Экспериментальное изучение Р-рассеяния с использованием цифрового ионозонда
4.3 Модель крупномасштабных неоднородностей Р-рассеяния
5. ТЕРМОСФЕРНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО И ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
5.1 Ионосферные эффекты наземных взрывов
5.2 Моделирование отклика ионосферы и термосферы на взрыв
5.3 Возмущение среднеширотной ионосферы в период полного солнечного затмения 9 марта 1997 года
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Исследования распространения радиоволн, проводимые с начала века, привели к открытию ионосферы на высотах верхней атмосферы. Дальнейшее изучение ионосферы, а также динамических процессов в верхней атмосфере послужило основой возникновения нескольких самостоятельных разделов физики ионосферы. Одним из таких разделов стало изучение неоднородной структуры ионосферы, что в значительной степени было связанно с практикой радиосвязи и освоением околоземного космического пространства.
Этапным в изучении неоднородной структуры ионосферы можно считать появление в 1960 году работы К.О.Хайнса [256] “Внутренние атмосферные гравитационные волны на ионосферных высотах” и создание теории внутренних атмосферных гравитационных волн (АГВ). Упомянутая работа до сих пор остается одной из наиболее цитируемых в исследованиях ионосферных неоднородностей, а теория АГВ стала своеобразной парадигмой, существенно изменившей представления о наблюдаемых волновых процессах в верхней атмосфере [256, 259]. АГВ на высотах термосферы проявляют себя в виде ионосферных неоднородностей, для которых в общем случае принято название перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ). Следует отметить, что до настоящего времени исследования ПИВ не выводят нас за пределы общепринятых представлений об АГВ как основном агенте, приводящем к появлению возмущений.
Однако, несмотря на наличие большого числа экспериментальных данных
о характеристиках ПИВ, полученных за четыре десятиления с использованием

различных методов, сохраняются существенные побелы в интерпретации наблюдений при переходе от параметров ПИВ к параметрам атмосферных волн, а также проблемы сравнения теоретически предсказанных и наблюдаемых характеристик волн, таких как спектральный состав, скорости и направления перемещения, дисперсия и связь с термосферными ветрами.
Предметом исследований данной работы являются перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ), представляющие одно из наиболее характерных проявлений неоднородной структуры среднеширотной ионосферы как в естественных геофизических условиях, так и в условиях активных воздействий на верхнюю атмосферу. При этом цель работы состоит в

1.2. Проявление перемещающихся ионосферных возмущений в различных
видах наблюдений
Ниже приводятся даные отдельных наблюдений ПИВ с использованием рассмотренных в предыдущем разделе радиофизических методов. Здесь выделяется применяемый почти пять десятилетий метод вертикального зондирования, позволяющий определять структуру, а при пространственном разнесении ионозондов и динамику ПИВ [13, 50, 72, 94, 127, 136, 152, 332, 335, 401]. На получаемых при вертикальном зондировании ионограммах присутствие неоднородностей проявляется в виде особенностей, связанных с искажением следа на высотно-частотной характеристике. Это обычно перегибы, дополнительные следы серпообразной формы, диффузность следа и другие особенности. Хорошо известны проблемы интерпретации таких ионограмм и определения соответствующих параметров неоднородной структуры [29, 32, 47, 127, 151, 153].
В большинстве случаев появление особенностей на ионограммах обусловлено трехмерными ионосферными неоднородностями, но в то же время существующие алгоритмы обращения ионограмм применимы преимущественно для плоскослоистой ионосферы [26, 29, 31, 62]. Значительное расширение возможностей вертикального зондирования в изучении ПИВ связано с развитием алгоритмов восстановления электронной концентрации [26, 30], а также совершенствованием методов численного моделирования ионограмм в плоскослоистой и трехмерной неоднородной среде [32, 43, 239]. Существенным фактором является и создание цифровых ионозондов, повышающих точность и оперативность обработки данных.
В качестве примера рассмотрим результаты учащенных наблюдений в Иркутске (52°Ы, 104°Е ) на цифровом ионозонде ’’БАЗИС” в дневное время 16 декабря 1983 г, когда прохождение ПИВ сопровождалось появлением ионограмм с различными серпообразными особенностями [32, 49]. В период с 14 до 16 часов местного времени наблюдался цуг из четырех волнообразных возмущений, причем три из них в 14 ч 37 мин, 14 ч 37 мин, 15 ч 26 мин зарегистрированы по так называемым внешним серпам, расположенным на частотах, выше критической частоты основного следа. Такие серпы интерпретируются как дополнительные расслоения и обрабатываются по