Диссертация (1149579), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Волновой импеданс в рассматриваемом случае (рис. 4.16 (б))не отреагировал на вторжение высокоэнергичных протонов. Однако, следуетотметить, что наблюдалось небольшое его повышение 22 ноября. Можнозаметить, что в это время наблюдалось небольшое повышение потокарентгеновских лучей. Риометрическое поглощение в рассматриваемый периодвремени не превышало 1 дБ, за исключением 29 ноября, когда оно достиглозначения 1.6 дБ.Третье рассмотренное событие наблюдалось в октябре 2011 г. Групповаяскорость, волновой импеданс, риометрическое поглощение, поток солнечныхрентгеновских лучей и поток протонов за период времени с 19 по 31 октябряприведены на рисунке 4.17. Кружками отмечены значения групповой скоростираспространения во время локального полудня на середине трассы ЛовозероБаренцбург.
Здесь «спокойный» участок характеризовался Kp-индексом, непревышающим 2, Dst-индексом, который был выше -23 нТл, и малым потокомрентгеновских лучей, составляющим в среднем 10−6 Вт/м2 . «Возмущенный»участок характеризовался небольшим потоком высокоэнергичных протоновс 22 по 24 октября. Так, для протонов с энергиями больше 10 МэВ, онсоставил около 10 + см-2 с-1 ср-1 . Данные о потоке рентгеновских лучей показалинебольшое его повышение 22 октября, до 10−5 Вт/м2 . 25-ого октября Kpиндекс достиг значения 7, а Dst-индекс -147 нТл.
Данный случай отличалсяот предыдущих аномальным поведением групповой скорости распространенияЭМ возмущений на трассе Ловозеро-Баренцбург во время гелиогеофизическоговозмущения (рис. 4.17 (а)). Так, после «спокойного» промежутка времени,когда групповая скорость днем составляла примерно 240 тыс. км/с, а ночью130Group>VelocityZ>klv>kmusdzldLlOctober>dlkkа9Group>VelocitydgldSldIldvlddldklkRdGgdGIdldkdddvdIdSDaysdgdLdzdRvlvkб9Wave>ImpedanceZuZlZ>OhmdGddkGzkGgkGIkGdSun>Zenith>AngleZ>degreeskkRp/uycmd>s>sr9dkdddvdIglLl LovozeroZ>BarentsburgzlRlkllkklkdlklgdSDaysdgdLdzdRvlvkв9г9EPEAD>Protons>Shmin:>pBy>k>MeV9cZ>pBy>S>MeV9cZ>pBy>klMeV9cZ>B=WestpBy>vlMeV9cZ>pBy>Sl>MeV9cZpBy>gl>MeV9cZ>pBy>kll>MeV9cklIkldkllklhdkRSAbsorbtionZ>dBdlIdldkdddvdIdSDaysdgdLdzdRvlvkд9RiometerZ>IvalovdklkRdldkdddvdIdSDaysdgdLdzdRvlvk(а) Групповая скорость распространения атмосфериков на трассе ЛовозероБаренцбург; (б) волновой импеданс в обс.
Ловозеро; (в) зенитный угол в обс.Ловозеро и Баренцбург на высоте 80 км; (г) поток протонов; (д) риометрическоепоглощение (обс. Ивало).Рисунок 4.17: 19 - 31 октября 2011 г. Возмущенные гелиогеофизическиеусловия.131- примерно 270 тыс. км/с, во время вторжения высокоэнергичных протонов мынаблюдали днем не ожидаемое понижение скорости, а ее увеличение примернона 20 тыс. км/с (8%). Ночные значения групповой скорости также немногоувеличились (примерно на 5%) и стали достигать значений около 278 тыс. км/с.После 25 октября скорости вернулись к исходным значениям.
Суточный ходгрупповой скорости распространения ЭМ возмущений также восстановился.Из рис. 4.17 (б) следует, что волновой импеданс не отреагировал на данноегелиогеофизическое возмущение. Его значения и ход остались такими же,что наблюдались в спокойных гелиогеофизических условиях. Риометрическоепоглощение (рис.
4.17 (д)) в течении всего рассматриваемого периода в октябре2011 г. не превышало 0.5 дБ. Лишь 25 октября оно возросло до 1.8 дБ.Отметим, что во всех трех рассмотренных случаях гелиогеофизическихвозмущений(рис.4.15,4.16,4.17)изменениягрупповойскоростираспространения атмосфериков совпадают по времени с изменениями потокапротонов [3].Такимобразом,проведенныеизмерениягрупповойскоростираспространения ЭМ возмущений на трассе Ловозеро-Баренцбург и волновогоимпеданса в обс.
Ловозеро показали, что1. групповая скорость распространения ЭМ сигналов в диапазоне частот 95165 Гц и связанная с ней фазовая скорость в спокойное время имеютрегулярный суточный ход, совпадающий с ходом зенитного угла Солнца;2. волновой импеданс в спокойных гелиогеофизических условиях имеетрегулярный суточный ход, обратный суточному ходу скорости;3. вовремягелиогеофизическихвозмущенийобычнонаблюдаетсяуменьшение скоростей распространения электромагнитных сигналов;4. во время солнечной вспышки 7 марта 2012 г. обнаружены выраженныевсплески волнового импеданса, максимумы которых превышают егосреднее значение более чем в 2 раза, таких всплесков не наблюдалосьни в спокойных условиях, ни во время солнечных вспышек 22 октября и26 ноября;1325.
изменения скорости распространения ЭМ возмущений соответствуют повремени изменениям потока протонов.4.54.5.1Обсуждение результатовСкорость распространения и волновой импеданс вневозмущенных условияхКак видно из рисунка 4.10, в спокойных гелиогеофизических условияхвоктябре2011г.наблюдалсярегулярныйсуточныйходгрупповойскорости распространения ЭМ возмущений. Днем регистрировались минимумыскоростей, а ночью максимумы. Этот эффект сохранился и при усредненииметодом наложения эпох 20 дней октября (см.
рис. 4.11). Сравнение созначениями зенитного угла в обс. Баренцбург и обс. Ловозеро на высоте80 км (см. рис. 4.10) дало возможность утверждать, что наблюдаемыйсуточный ход скорости объясняется влиянием Солнца на нижнюю ионосферу.Формирующийся днем D-слой ионосферы изменяет ее профиль проводимости иприводит к снижению скорости распространения. Следовательно, наблюдаемыйсуточный ход скорости определяется локальным состоянием нижней ионосферыв окрестности трассы Ловозеро-Баренцбург.Для того, чтобы выяснить, как влияет на скорость распространения ЭМвозмущений в спокойных гелиогеофизических условиях полярная ночь иполярный день, что является особенно актуальным при ведении измеренийв авроральных широтах, было проведено сравнение групповых скоростейраспространения ЭМ возмущений на трассе Ловозеро-Баренцбург в июле идекабре 2011 г.
(см. рис. 4.12). Оно позволило обнаружить нерегулярныеизменения скорости распространения без выраженного суточного ходакак во время полярного дня, так и во время полярной ночи. Причемих средние значения (за июль и за декабрь) соответствуют среднимзначениям групповой скорости для дня и ночи, полученным в спокойныхгелиогеофизических условиях в октябре 2011 г., соответственно. Этот фактпоказывает, что в условиях полярного дня и полярной ночи в спокойноевремя скорость распространения на трассе в основном контролируется уровнем133освещенности Солнцем той существенной части ионосферы, которая отвечаетза распространение в окрестности данной трассы.
Для скорости, измеряемойна частоте порядка 130 Гц, по-видимому, будет оказывать влияние уровеньосвещенности на высотах ℎ1 и ℎ2 .Результаты наблюдений волнового импеданса / в спокойных условиях,приведенные на рис. 4.10 (б) показывают хорошее соответствии с формулой(1.1) – его изменения обратно пропорциональны изменениям скорости.Показанное на рис. 4.14 сравнение фазовой скорости, полученной черезволновой импеданс в Ловозеро с помощью (1.1), и фазовой скорости,рассчитанной из экспериментально полученной групповой через (4.3) спараметрами, характерными для невозмущенной ионосферы, демонстрируетвозможность оценки локальной скорости распространения по данным однойстанции. Следует учитывать тот факт, что значения скорости характеризуютпротяженную область волновода Земля-ионосфера в окрестности трассы, аволновой импеданс, по-видимому, отражает изменения нижней ионосферывблизи точки наблюдений.
В спокойных условиях проводимость нижнейионосферы хорошо описывается сферически–слоистой моделью, и локальныеизменения / вблизи точки наблюдения совпадают со средними условиямивдольтрассыраспространенияЭМвозмущений,поэтомускоростьиволновой импеданс антикоррелируют в соответствии с формулой (1.1),а амплитуда изменений фазовой скорости, полученной из измереннойгрупповой, практически одинакова с амплитудой изменений фазовой скорости,рассчитанной из отношения / .4.5.2Скорость распространения и волновой импеданс ввозмущенных условияхДля того, чтобы исследовать влияние гелиогеофизических возмущений наскорость распространения и волновой импеданс ЭМ возмущений на трассеЛовозеро-Баренцбург, лежащей в авроральных широтах, проанализированытри характерных случая.На рис. 4.15 рассмотрен первый из них – период со 2 по 14 марта 2012г., включающий в себя серию вспышек на Солнце.
Как видно из рисунка,134для групповой скорости распространения ЭМ возмущений в спокойныхгелиогеофизических условиях (со 2 по 5 марта) характерен регулярныйсуточный ход, аналогичный зарегистрированному в октябре 2011 г. (см.рис. 4.10). Волновой импеданс в это время также испытывает вариации,присущие спокойным гелиогеофизическим условиям. Это свидетельствует какоб устойчивой работе аппаратуры в течении всего периода наблюдений, так иоб одинаковом характере поведения скорости распространения ЭМ возмущенийи волнового импеданса в спокойных условиях.После вспышки на Солнце 5 марта, как видно из рис.
4.15 (г),регистрировался относительно небольшой, до 20 + см-2 с-1 ср-1 , поток солнечныхпротонов с энергиями выше 10 МэВ. Данное гелиогеофизическое возмущениевызвало смещение хода измеренной групповой скорости распространения ЭМвозмущений в сторону уменьшения примерно на 20 тыс. км/с, что составляетпримерно 8%.
Это может свидетельствовать об уменьшении средней потрассе эффективной высоты волновода, что характерно для возмущенноговолновода. Волновой импеданс (рис. 4.15 (б)) не отреагировал на вторжениепотока протонов непосредственно после вспышки 5 марта. В риометрическомпоглощении (рис. 4.15 (д)) также не наблюдалось отклонений от значений,соответствующих спокойным гелиогеофизическим условиям. Как показано нарис. 4.6, обс. Ловозеро находится южнее области проникновения протонов,оцененной по модели [72], а обс.
Ивало вблизи этой границы. Модель Штёрмераустанавливает границу области проникновения протонов с энергиями порядка50 МэВ на географической широте около 70∘ , при этом обе обсерваториинаходятся значительно южнее границы этой области. Таким образом, изза геомагнитного обрезания вероятность воздействия протонов с энергияминиже 10 МэВ на ионосферу в окрестности обс. Ивало и обс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
