Автореферат (1149578)
Текст из файла
На правах рукописиЛебедь Ольга МихайловнаИсследование реакции нижней ионосферы нагелиогеофизические возмущения по даннымвысокоширотных наблюденийэлектромагнитного поля в СНЧ диапазонеСпециальность 25.00.29 —«физика атмосферы и гидросферы»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукАпатиты — 2016Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научномучреждении «Полярный геофизический институт» (ПГИ).Научный руководитель:кандидат физико-математических наук, доцентФедоренко Юрий ВалентиновичОфициальные оппоненты:Копытенко Юрий Анатольевич,доктор физико-математических наук, профессор,Санкт-Петербургский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.
Н.В. Пушкова Российской академии наук,директор, заведующий Отделом геомагнитных исследованийЛукьянова Рената Юрьевна,доктор физико-математических наук,Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизический центр Российскойакадемии наук,главный научный сотрудникВедущая организация:Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования«Южный федеральный университет» (ЮФУ)Защита состоится « 11 » мая 2016 г. в 13 часов на заседании совета Д212.232.35 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук на базе Санкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Средний пр., В.О., дом 41/43, ауд.
304.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ и на сайтеhttp://spbu.ru.Автореферат разослан «»Ученый секретарьдиссертационного советаД 212.232.35, кандидатфизико-математическихнаук2016 г.Кубышкина М. В.Общая характеристика работыИзучение реакции нижней ионосферы Земли на вторжения потоков высокоэнергичных протонов от вспышек на Солнце, представляет несомненный интерес как для фундаментальных исследований физических процессов в ионосфере и магнитосфере Земли, так и для решения рядапрактических задач, таких как учет влияния ионосферы на результаты электромагнитного зондирования земной коры и организация связи в сверхнизкочастотном (СНЧ, 30 — 300 Гц) диапазоне.
Потоки солнечных рентгеновскихлучей и высокоэнергичных протонов изменяют профиль электронной концентрации (ℎ) нижней ионосферы, особенно в авроральной области, вызываятак называемые гелиогеофизические возмущения. Высоты D-слоя ионосферы (ℎ ≈ 60 − 90 км) слишком низки для спутниковых измерений и слишкомвелики для аэростатных. Наиболее достоверные сведения о поведении (ℎ)в D–слое ионосферы получают измерениями при помощи приборов, установленных на ракетах.
Эти измерения дороги, проводятся эпизодически и в ограниченном числе мест. Наземные способы измерений включают в себя методыкроссмодуляции, частичных отражений и некогерентного рассеяния. Однако,метод некогерентного рассеяния трудно применим для ночной D–области, когда концентрация электронов становится ниже 103 см−3 . Для исследованиявысокоширотной нижней ионосферы также используются измерения амплитуд и фаз сигналов сверхдлинноволновых (СДВ) передатчиков на авроральных трассах.
Область отражения СДВ волн в среднем находится в нижнейчасти D–слоя (55–65 км), где трудно получить достоверные значения (ℎ)даже измерениями на ракетах. Однако, после отключения навигационной системы «Омега» не осталось высокоширотных СДВ-трасс.Нижняя ионосфера влияет на условия распространения естественныхэлектромагнитных (ЭМ) возмущений СНЧ диапазона от молниевых разрядов. Такие возмущения всегда присутствуют в волноводе Земля ионосфера.Существенными для распространения СНЧ волн являются высоты 70–95 кмночью и 55–80 км днем.
Экспериментальное исследование поведения скоростираспространения и структуры поля СНЧ ЭМ возмущений дает возможностьполучить новые сведения о влиянии гелиогеофизических возмущений на характеристики высокоширотной ионосферы на этих высотах. Для прикладныхзадач важно, что измерения ведутся на частотах, практически совпадающихс частотами ЭМ зондирования литосферы и частотами, используемыми дляорганизации связи с подводными лодками.Актуальность темы.1данной работы является исследование реакции нижней ионосферына гелиогеофизические возмущения по данным высокоширотных наблюденийЭМ полей в СНЧ диапазоне.Для достижения поставленной цели автору необходимо было решить следующие задачи:Целью1.
Рассмотреть имеющиеся подходы и методы, применяемые для анализа изменений в нижней ионосфере под влиянием гелиогеофизических возмущений, проанализировать модели распространения, аппаратурные решенияи методы обработки цифровых записей компонент ЭМ поля;2.
Разработать аналоговую часть измерительного преобразователя компоненты в напряжение и метод определения его функции передачи, необходимые для измерения скорости распространения и волнового импедансаЭМ возмущений;3. Разработать алгоритмы предварительной обработки записей компонентЭМ поля, включающие преобразование различающихся частот дискретизации на пространственно разнесенных станциях к единой частоте, преобразование отсчетов данных в напряженности компонент поля, удалениепомехи 50 Гц и ее гармоник и отбор ЭМ возмущений, пригодных для оценки их скорости распространения и волнового импеданса;4.
Произвести измерения скорости распространения и волнового импедансаЭМ возмущений в авроральной области и исследовать особенности их поведения в спокойных и возмущенных гелиогеофизических условиях.Основные положения, выносимые на защиту:1. Метод расчета амплитудно-частотной и измерения фазо-частотной характеристик измерительного преобразователя вертикальной компонентыэлектрического поля в напряжение;2. Методы и алгоритмы обработки цифровых записей компонент ЭМ поля, включающие преобразование различающихся частот дискретизациина пространственно разнесенных станциях к единой частоте, преобразование цифровых отсчетов данных в напряженности компонент поля, удаление помехи 50 Гц и ее гармоник и отбор ЭМ возмущений, пригодныхдля оценки их скорости распространения и волнового импеданса;3. Выявленные автором особенности поведения скорости распространения иволнового импеданса ЭМ возмущений и их связи с проводимостью высокоширотной нижней ионосферы в спокойных и возмущенных гелиогеофизических условиях.2Научная новизна:1.
Разработана и применена методика определения функции передачи измерительного преобразователя вертикальной компоненты электрическогополя в напряжение, особенностями которой является расчет амплитудночастотной и измерение фазо-частотной характеристик;2. Впервые разработан и применен метод восстановления напряженностейкомпонент поля из результатов оцифровки выходных напряжений измерительных преобразователей, отличающийся от известных возможностьювести обработку потоков цифровых данных в реальном времени;3. Впервые проведены прямые измерения скорости распространения и волнового импеданса ЭМ возмущений в авроральной области в спокойных ивозмущенных гелиогеофизических условиях;4.
Выявлены неизвестные ранее особенности изменения скорости и волнового импеданса в спокойных и возмущенных гелиогеофизических условияхи установлена их связь с проводимостью высокоширотной нижней ионосферы.Практическая значимость диссертационной работы заключается в получении новых сведений о реакции высокоширотной нижней ионосферы на гелиогеофизические возмущения, проявляющейся в изменениях пространственной структуры поля естественных ЭМ возмущений в СНЧ диапазоне. Ее результаты показали возможность проведения мониторинга изменений профиля проводимости и возникновения локальных неоднородностей нижней ионосферы по данным наземных наблюдений ЭМ полей, что может быть использовано при интерпретации результатов электромагнитного зондирования варктическом регионе и проектировании приемно–передающих устройств длясвязи с погруженными объектами.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных Апатитских семинарах «Физика авроральных явлений» (Апатиты, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015), на конференции «Состояние и перспективы развития геофизических исследований в высоких широтах» (Мурманск, 2010), на международной научно-техническойконференции «Наука и образование - 2011» (Мурманск, 2011), на ежегодныхконференциях молодых ученых «Высокоширотные геофизические исследования» (Мурманск, 2011, 2012, 2013, 2015), на всероссийской конференции«Глобальная электрическая цепь» (Борок, 2013), на ежегодных конференциях «Физика плазмы в солнечной системе» (Москва, 2013, 2015)Личный вклад автора.
Все результаты, представленные в диссертации,получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии. Вбольшинстве публикаций по теме диссертации автору принадлежит ведущая3роль в постановке задачи, поиске путей решения, выполнении соответствующих расчетов и интерпретации результатов.Достоверность работы. Достоверность результатов подтверждается результатами статистической обработки данных и согласованностью данныхнаблюдений и научных выводов.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
