Проаналізовано початкові моменти східних змін параметрів радіосигналів НДХ діапазону, що приймалися на антарктичній станції "Фарадей". Використано результати цілодобових вимірювань фази й амплітуди на декількох частотах у діапазоні від 10,2 до 24 кГц. Встановлено, що, як і на середньоширотних трасах, момент радіосходу затримується на ЗО - 40 хв відносно сходу Сонця на висоті нижньої іоносфери, 85 - 90 км, і групується поблизу часу сходу Сонця на висоті 35 км над приймальним пунктом. Показано, що варіації часу радіосходу залежать від довжини й орієнтації траси відносно термінатора, та частоти сигналу, проте не залежать від зміни загального вмісту озону.

Описано методику вимірювань та наведено результати досліджень радіосигналів короткохвильових станцій мовлення, відбитих від іоносфери та розсіяних схвильованою поверхнею моря. Експерименти виконано під час морської частини 7-ї Української антарктичної експедиції на борту науково-дослідного судна "Горизонт". Проведено порівняння експериментальних спектрів розсіяння з модельними, що розраховані згідно з розробленою теорією. Показано якісний збіг теорії та експерименту, розглянуто можливі фізичні причини, що пояснюють особливості спектральної структури сигналів.

Надано результати спостережень магнітної складової ННЧ-полів, виконаних на Українській антарктичній станції "Академік Вернадський" з травня 2001 р. до січня 2003 р. Проаналізовано сезонні залежності поляризаційних характеристик електромагнітних шумів, збуджуваних світовою грозовою активністю на частотах шуманівських резонансів. Приведено відтворений за цими характеристиками добовий хід активностей трьох основних світових грозових центрів для різних місяців року. Показано зв'язок вузької спектральної лінії 60 Гц, що надійно реєструється на станції, з випромінюванням силових електромереж північноамериканського континенту.

Наведено результати безперервних поляризаційних вимірювань горизонтальних магнітних компонент ННЧ полів, виконаних на Українській антарктичній станції "Академік Вернадський" в період 2001 - 2003 рр. Розроблено теоретичні алгоритми розв'язання прямої та зворотної задач поляризаційної діагностики полів шуманівських резонансів, збуджуваних світовою грозовою активністю у гіротропній порожнині Земля - іоносфера. Грунтуючись на зазначених алгоритмах, інтерпретовано експериментальні дані. Відновлено добові залежності рівнів активності основних світових грозових центрів, характерні для кожного з чотирьох періодів річного сонячного циклу всіх трьох років спостережень. Проаналізовано сезонний хід середньодобових значень рівнів активності грозових центрів та параметра гіротропії резонансної порожнини Земля - іоносфера за той самий період.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д244.61

Рубрики:

Іоносфера

Шифр НБУВ: Ж15835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Отмечено, что отбор опорных объектов в метрических алгоритмах классификации позволяет уменьшить объем хранимых данных, повысить скорость и качество классификации. Предложен метод отбора, основанный на минимизации функционала полного скользящего контроля, вычисляемого по эффективной комбинаторной формуле.

Приведены методика измерений и результаты исследований радиосигналов коротковолновых вещательных станций, отраженных от ионосферы и рассеянных взволнованной поверхностью моря; эксперименты выполнены в ходе морской части 7-ой Украинской антарктической экспедиции на борту научно-исследовательского судна "Горизонт". Теоретически исследован спектр электромагнитных волн, рассеянных морской поверхностью, рассмотрен случай линейной всенаправленной антенны, расположенной вблизи освещаемой падающим полем морской поверхности, учтена конечная проводимость морской воды, скользящее распространение рассеянных волн. Проведено сопоставление экспериментальных спектров рассеяния с модельным, показано качественное совпадение теории и эксперимента. Рассмотрены возможные физические причины, объясняющие особенности спектральной структуры сигналов. Сделан вывод о возможности проведения океанографических исследований с использованием излучения вещательных станций.

Зазначено, що наземні методи спостережень за космічною погодою спираються на вимірювання електричних і магнітних складових у сигналах, породжених хвильовими процесами в геокосмосі. Структурні утворення, які відкликаються на зміни фізичних умов у магнітосфері та можуть бути індикаторами космічної погоди, - це резонатори електромагнітних і МГД-хвиль, що існують завдяки неоднорідному розподілу навколоземної плазми, їх характерні часові періоди відповідають діапазонам ультра- та наднизьких частот. Досліджено варіації частотних, амплітудних і поляризаційних характеристик полів у магнітосферному резонаторі, іоносферному альвенівському резонаторі та в порожнині між Землею та іоносферою під впливом збурень геомагнітного поля і протонних спалахів на Сонці. Розглянуто теоретичну модель зв'язаних резонаторів альвенівських хвиль в іоносфері та магнітосфері.

Приведены результаты исследований зависимостей спектральных характеристик KB сигналов от времени суток и частоты на трассах протяженностью от 3,5 до 19 тыс. км, полученные в разные сезоны. Показано, что изменения амплитуды принятого сигнала и оптимальной рабочей частоты на сверхдальних трассах при отсутствии магнитных возмущений качественно совпадают с прогнозом, полученным в рамках волноводного подхода (метода нормальных волн) к описанию распространения KB с использованием международной справочной модели ионосферы IRI. Проанализировано влияние на доплеровский сдвиг и амплитуду спектрального максимума принятого сигнала глобальных ионосферных возмущений, обусловленных терминатором и затмением Солнца. Показана возможность доплеровской селекции прямого и обратного сигналов на контрольных радиолиниях средней и большой протяженности.

Проанализированы результаты измерений спектральных характеристик сигналов KB диапазона на протяженных радиолиниях во время солнечного затмения 1 августа 2008 г. и в соседние дни. В качестве источников излучения использованы специальные передатчики, расположенные вблизи Иркутска, Норильска и Магадана. Приемные пункты были организованы под Харьковом и на острове Свалбард (архипелаг Шпицберген, Норвегия). Обнаружено, что доплеровский сдвиг сигнала во время затмения обладает одинаковыми характерными особенностями на различных трассах, а его амплитуда приближенно обратно пропорциональна рабочей частоте. Разработана феноменологическая модель временной зависимости доплеровского сдвига сигнала от изменения интегральной освещенности всей радиолинии. Результаты моделирования качественно хорошо совпадают с результатами эксперимента.

Проанализированы годовые данные (с марта 2003 г. по февраль 2004 г.) непрерывных измерений излучения энергосистем Североамериканского континента, принимаемого на Украинской антарктической станции "Академик Вернадский". Изучены записи вариаций горизонтальных магнитных компонент сигналов вблизи первой сетевой гармоники 60 Гц. Показано, что регистрируемое излучение не является местной помехой, а генерируется в северном полушарии. Проанализированы суточные и сезонные вариации спектральных и поляризационных параметров основной сетевой гармоники и широкополосного СНЧ фона. Установлена высокая степень корреляции интенсивности спектральной линии 60 Гц с суточным циклом генерирования объединенной энергосистемы США и Канады. Зарегистрировано систематическое уменьшение интенсивности линии в воскресные дни ("эффект конца недели"), подробно рассмотрена крупная авария в энергосистеме США и Канада 14 августа 2003 г. Показана возможность использования данных СНЧ мониторинга для контроля электромагнитного загрязнения Антарктики излучением энергосетей промышленно развитых регионов земного шара.

Предложено возможное объяснение "эффекта саморассеяния", который обнаружен в экспериментах по наблюдению излучения нагревного стенда EISCAT в трех сильно разнесенных в пространстве пунктах и заключался в синхронных вариациях уровней и доплеровских смещений частоты (ДСЧ) сигналов на всех приемных позициях. В частности, проведено численное моделирование с использованием данных радара некогерентного рассеяния EISCAT и показано, что девиации фазового пути на восходящем участке траектории распространения волны накачки могли играть определяющую роль в возникновении синхронных вариаций ДСЧ саморассеянных сигналов, наблюдавшихся в эксперименте. Рассчитаны характеристики рассеяния ВЧ полей в ракурсном направлении с учетом регулярной рефракции в ионосфере и рассмотрено условие запитки межслоевого ионосферного волновода в заданном направлении ракурсно-рассеянными сигналами. Расчеты выполнены методом геометрической оптики в борновском приближении для анизотропной степенной модели спектра случайных неоднородностей верхней ионосферы. Показано, что рассмотренный механизм обеспечивает практически одинаковые характеристики рассеяния сигналов в направлении всех трех приемных пунктов.

Активную фазу международного орбитального космического проекта РЕЗОНАНС, в котором участвуют 12 стран, запланировано начать в 2014 - 2016 гг. Украинские ученые принимают участие в проекте уже с подготовительной фазы: определяются теоретические модели явлений в магнитосферной плазме, в радиационных поясах, модели взаимодействия магнитосферы и ионосферы, генерации магнитогидродинамических волн, уточняются методики интерпретации космических и наземных измерений, их комплексирования, в ЛЦ ИКИ созданы бортовые магнитометры для спутников проекта. Рассмотрены детали указанных вопросов и определены задачи для реализации украинскими учеными в проекте.

Выполнена обработка данных наблюдений ионосферного альфвеновского резонатора (ИАР), полученных синхронно в Антарктиде на Украинской антарктической станции и в России вблизи г. Иркутск. За несколько лет наблюдений восстановлены параметры ИАР, проанализированы их суточные и сезонные зависимости и случаи регистрации резонансов в частотном диапазоне выше 10 Гц. Проведено сопоставление данных с результатами ионосферного зондирования и подтверждена связь параметров ИАР с характеристиками околоземной плазмы над пунктами наблюдений. В рамках простой феноменологической модели ИАР разработана методика оценки критической частоты ионосферного слоя F2 по значению средней разности частот между соседними модами альфвеновского резонанса. Методика апробирована на данных наблюдений, выполненных в обеих приемных позициях, и позволяет производить оценку критической частоты над произвольным пунктом земной поверхности, где выполняется мониторинг ИАР.

Приведено описание сети ВЧ приемников, предназначенных для многопозиционного мониторинга ионосферы. В настоящее время она включает 9 пунктов наблюдения, расположенных в высоких, средних и низких широтах обоих полушарий Земли. Базовыми элементами сети являются малоразмерные приемно-измерительные комплексы, созданные в Радиоастрономическом институте Национальной академии наук Украины (РИ НАНУ) на базе персонального компьютера, оборудованного серийными цифровыми приемными модулями. Разработанное программное обеспечение позволяет осуществлять удаленное управление комплексами по сети Интернет. В качестве пробного излучения используются ВЧ сигналы специальных передатчиков и широковещательных радиостанций, которые обрабатываются с помощью алгоритмов доплеровской и импульсной селекции. При работе в режиме Интернет-управления результаты наблюдений в реальном времени передаются на центральный сервер, где происходит их автоматическая обработка и отображение на веб-странице отдела Радиофизики геокосмоса РИ НАНУ. Приведены примеры использования результатов наблюдений, полученных при помощи сети ВЧ приемников, для диагностики динамических процессов в околоземной плазме. Продемонстрированы преимущества многопозиционного режима проведения исследований. Рассмотрена возможность модернизации приемных комплексов, в результате которой можно будет измерять углы прихода сигналов.

На основании анализа непрерывных записей природных УНЧ - СНЧ шумов, зарегистрированных на Украинской антарктической станции (УАС) Академик Вернадский с 2002 по 2013 гг., исследованы зависимости характеристик сигналов ионосферного альфвеновского резонанса (ИАР) от геомагнитной и солнечной активности на протяжении 11-летнего солнечного цикла. Обнаружена значимая антикорреляция наблюдаемости резонансных мод со значениями чисел Вольфа и локальными К-индексами магнитного поля, измеренными на УАС. По данным наблюдений ИАР на УАС и на Саянской солнечной обсерватории (п. Монды, Россия) исследованы суточные и сезонные закономерности наблюдаемости нового эффекта расщепления низших резонансных мод, а также его зависимость от фазы 11-летнего цикла солнечной активности. Проанализированы морфологические особенности поведения величины расщепления и выделены его основные фазы: развитие, стационарный участок и релаксация. Предложены возможные механизмы возникновения эффекта расщепления.

Систематические наблюдения СНЧ (3 - 300 Гц) электромагнитных полей на Украинской антарктической станции (УАС) Академик Вернадский выполняются с 2002 г. Основной задачей мониторинга СНЧ диапазона является исследование природных резонаторов Земли, и в первую очередь шумановского резонатора (ШР). Эта информация является актуальной с точки зрения диагностики глобальных климатических изменений, поскольку интенсивность сигналов ШР содержит данные об уровне мировой грозовой активности, изменения которой связаны с потеплением на планете. Проведены спектральная и поляризационная обработка сигналов ШР. Получены результаты за 10 лет наблюдений. Чтобы перейти от характеристик сигналов к активностям мировых грозовых центров, использована теоретическая модель, созданная на основе разработанной асимптотической теории полей шумановских резонансов в гиротропной полости Земля - ионосфера. Результаты обработки подтвердили наличие обсуждаемого в литературе сезонного дрейфа мировых грозовых центров относительно экватора на северо-запад летом и юго-восток зимой. Кроме того, обнаружены долгосрочные тренды как интенсивности сигналов ШР, так и пиковых частот первого мода ШР, хорошо коррелированные с индексами солнечной активности. Дополнительно обработаны имеющиеся в свободном доступе данные о количестве молний в экваториальной зоне, полученные космическим аппаратом Lightning Imaging Sensor (LIS) за тот же интервал времени. В этих данных значимые одиннадцатилетние тренды среднего количества молний отсутствуют. Таким образом, анализ наблюдательных данных указывает на необходимость совершенствования теоретической модели расчета активностей. В частности, необходимо включить в рассмотрение долгосрочные (за время солнечного цикла) изменения импеданса нижней ионосферы, а также учесть сезонный дрейф мировых грозовых центров относительно экватора. Учет в модели этих 2-х факторов позволит в будущем значительно улучшить точность воспроизведения характеристик мировой грозовой активности.

Среди процессов в околоземной плазме, формирующих свойства геокосмоса, ключевая роль принадлежит электромагнитным резонаторам Земли: шумановскому резонатору (ШР) и ионосферному альфвеновскому резонатору (ИАР). ИАР в большей степени, чем ШР, локализован в пространстве, и его свойства во многом определяются характеристиками среды распространения. В отличие от ШР, который имеет глобальный характер и наблюдается всегда, сигналы ИАР регистрируются в основном в ночной период и демонстрируют существенно бульшую, чем у ШР, изменчивость параметров. На поверхности Земли ИАР фиксируется в виде резонансной структуры спектра (РСС) естественного электромагнитного фона в диапазоне частот 0,1 - 30 Гц. Изучено влияние характеристик окружающей среды на параметры ИАР по результатам многопозиционных наблюдений. Для анализа были использованы годовые ряды данных, полученные на Украинской антарктической станции (УАС) Академик Вернадский, в низкочастотной обсерватории (НЧО) РИ НАНУ под Харьковом (Украина) и на магнитной станции Саянской солнечной обсерватории Монды вблизи Иркутска (Россия). Исследовано поведение параметров ИАР, таких как вероятность регистрации резонансных линий, расстояние между максимумами dF, на годовом и суточном интервалах. Проведено сравнение этих параметров с характеристиками ионосферы и возмущенностью магнитного поля над пунктами наблюдений, а также выполнен сравнительный анализ полученных результатов по всем обсерваториям. На большом массиве экспериментальных данных и для различных пунктов наблюдения была проверена и подтверждена правильность методики восстановления критической частоты слоя F2 - f0F2 по величине частотного разноса мод РСС - dF. Обнаружены и изучены случаи расщепления линий максимумов ИАР на 2 сателлита.

Проанализированы данные непрерывных наблюдений ионосферного альвеновского резонанса, выполненных с 2010 по 2013 гг. на Украинской антарктической станции "Академик Вернадский" и на Саянской солнечной обсерватории (п. Монды, Россия). Изучено поведение тонкой спектральной структуры резонансов и обнаружен ранее неизвестный эффект расщепления нескольких низших резонансных мод. Исследованы суточные и сезонные закономерности "наблюдаемости" данного эффекта, а также его зависимость от фазы 11-летнего цикла солнечной активности. Проанализированы морфологические особенности поведения частоты расщепления и определены его основные фазы: развитие, стационарный участок и релаксация. Предложены возможные механизмы возникновения эффекта расщепления.

Обоснована возможность построения региональных карт полного электронного содержания в ионосфере с пространственным разрешением 50 - 100 километров по данным сетей базовых станций глобальной навигационной спутниковой системы. Разработанная методика позволила обнаружить стационарные неоднородности в среднеширотной ионосфере, с пространственным масштабом около трехсот километров и временем жизни около двух часов.