Интерферометрическое исследование вариаций температуры субавроральной нижней термосферы

• Автор: Николашкин, Семен Викторович
• Шифр специальности: 04.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АППАРАТУРА

1.1. Светосильный спектрометр Фабри-Перо

1.1.1. Общие сведения

1.1.2. Интерферометрическая головка

1.1.3. Телескоп, апертурная диафрагма и блок фильтров

1.1.4. Фотометрическая система

1.1.5. Компьютерный интерфейс и его программное обеспечение

1.1.6. Генератор ступенчато-изменяющегося напряжения и 50 устройство электрической юстировки

1.1.7. Лазерный осветитель

Глава 2. МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.1. Оценка порога чувствительности спектрометра Фабри-Перо
2.2. Подготовка спектрометра Фабри-Перо к работе
2.3. Условия наблюдений
2.4. Учет аппаратной функции спектрометра Фабри-Перо
2.5. Предварительная обработка данных
2.6. Определение доплеровской температуры
2.7. Ошибки определения температуры
2.8. Статистическое распределение доплеровских температур нижней 79 термосферы
Глава 3. РЕГУЛЯРНЫЕ И ВОЗМУЩЕННЫЕ ВАРИАЦИИ
ТЕМПЕРАТУРЫ НИЖНЕЙ ТЕРМОСФЕРЫ
3.1. Ночной ход температуры эмиссии 557,7 нм
3.2. Сезонный ход температуры нижней термосферы
3.3. Связь температуры нижней термосферы субавроральных широт с 90 фазами 11-летнего цикла солнечной активности
3.4. Связь температуры нижней термосферы и средней атмосферы с 95 солнечной активностью и фазами КДК на субавроральных широтах
3.5. Магнитная активность и ее проявление в вариациях температуры 104 нижней термосферы

ГЛАВА 4. РЕАКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СУБАВРОРАЛЬНОЙ НИЖНЕЙ ТЕРМОСФЕРЫ НА ЗИМНИЕ СТРАТОСФЕРНЫЕ ПОТЕПЛЕНИЯ
4Л. Поведение температурного режима субавроральной нижней термосферы во время зимних стратосферных потеплений в феврале-марте 2000 г.
4Л. Связь температуры субавроральной мезопаузы и нижней термосферы с температурой полярной стратосферы во время зимних сильных потеплений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Процессы, происходящие в нижней термосфере представляют определенный научный интерес тем, что нижняя термосфера является пограничной областью взаимодействия между ионосферно-магнитосферной плазмой, контролируемой электромагнитным и корпускулярным действием солнечной и геомагнитной активностей, с одной стороны, и нейтральной атмосферой Земли, расположенной ниже, с другой стороны. Уникальность этой области еще заключается в том, что здесь существует максимальный высотный температурный градиент, заключенный в области высот от 90-95 до 120-150 км, нижней границей которой является мезопауза - самая холодная область атмосферы. Тепловой баланс нижней термосферы поддерживается нагревом солнечным ультрафиолетовым излучением через фотодиссоциацию и фотоионизацию и радиационным охлаждением инфракрасным и микроволновым излучением при интенсивном перемешивании такими динамическими процессами как нейтральные ветры, конвекция и турбулентность. Происходящие вариации температурного режима возникают в результате взаимодействия

нижней термосферы с высыпающимися частицами в зоне полярных сияний, и последующим переносом тепла через динамические процессы в сторону более низких широт, а также с волновыми процессами различного масштаба, среди которых доминирующую роль играют планетарные волны. Последние считаются главным источником вариаций температуры нижней термосферы высоких и умеренных широт. Исследование отклика температурного режима на вышеназванные факторы является важным звеном в понимании солнечноземных связей и построения эмпирической модели крупномасштабной динамики верхней атмосферы.
Сильная изменчивость структурных параметров верхних слоев атмосферы, многообразие и сложность протекающих в них процессов, неоднозначность интерпретации результатов наблюдений, отсутствие равномерного распределения по поверхности земного шара пунктов наблюдений - все это

предъявляемым требованиям. В отличие от токового режима наличие амплитудного дискриминатора позволяет отсечь тепловой шум динодов ФЭУ, а импульсный выходной сигнал после соответственного формирования проще обработать при помощи компьютера.
В качестве приемника света в спектрометре используется фотоэлектронный умножитель типа ФЭУ-79 с торцевым полупрозрачным мультищелоч-ным фотокатодом и равномерным делителем. Для работы в режиме счета фотонов необходимо отбирать ФЭУ по счетным характеристикам, по уровню темнового тока, анодной чувствительности^ и, наконец, по устойчивости к возбуждению [47]. Так по паспортным и счетным характеристикам из 80 экземпляров отобраны 15 ФЭУ из них только 3 вполне пригодны для работы в качестве счетчиков фотонов. Отбор ФЭУ по счетным характеристикам был произведен на стенде, включающем источник «белого света» (лампа накаливания), калиброванные ослабители света, фокусирующую оптику и схему счета импульсов ФЭУ. Одноэлектронные импульсы ФЭУ подавались на вход усилителя-дискриминатора, с выхода которого они поступают на цифровой частотомер. Впоследствии мы применяли для этой цели компьютер. Основным критерием для отбора является наличие «плато» на счетной характеристике - горизонтального участка, где с изменением напряжения питания скорость счета не меняется. С другой стороны, наличие явно выраженного «плато» указывает на правильно выбранный уровень амплитудной дискриминации [112]. На рис. 1.9 представлена счетная характеристика установленного в спектрометре экземпляра ФЭУ №563, по оси абсцисс отложено напряжение питания, по оси ординат скорость счета в имп./с, вертикальными отрезками отмечено среднеквадратическое отклонение. Явно видно наличие «плато» от 2150 до 2450 В с центром примерно в 2300 В, который и является оптимальным напряжением питания ФЭУ. Питание ФЭУ осуществляется от высоковольтного источника питания типа БП-58. Уровень темнового сигнала составил единицы имп./с при охлаждении до -0°С.