Диссертация (1149579), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

Ловозеромала как по модели Штёрмера, так и по модели [72]. Если измененияпроводимости ионосферы имели место на высокоширотной части трассыЛовозеро-Баренцбург, это объясняет изменения средней групповой скоростираспространения на трассе и отсутствие изменений волнового импеданса ириометрического поглощения в окрестности обс. Ловозеро и обс. Ивало.После солнечной вспышки 7 марта (рис. 4.15) наблюдалась сменарежима суточных изменений групповой скорости ЭМ возмущений.

Вместо135ожидаемых максимумов скорости ночью мы наблюдали минимумы, а вместоминимумов днем – максимумы. Данная смена режима изменения скорости неописывается ни одной из известных нам моделей, в том числе и сферическислоистой моделью ионосферы, и, скорее всего, связана с возникновениемнеоднородностей в ионосфере в области трассы распространения ЭМвозмущений. В волновом импедансе (рис. 4.15 (б)) наблюдались выраженныевсплески, максимумы которых превышают его среднее значение более чем в2 раза. Риометрическое поглощение (см. рис. 4.15 (д)) также отреагировалона возрастание потока протонов, его значения в это время достигали4.5 дБ. Область проникновения протонов с энергиями 100 МэВ и выше,оцененная по моделям Штёрмера и [72], включала обс.

Ловозеро и обс.Ивало (рис. 4.6), что объясняет возрастание риометрического поглощения.Таким образом, наблюдаемое вблизи обс. Ловозеро значительное возрастаниеволнового импеданса в сторону увеличения относительно его средних значений[128; 129] можно объяснить присутствием локальной неоднородности, и, какследствие, отклонением от сферически-слоистой модели ионосферы.Следует отметить, что в данном рассматриваемом случае (рис. 4.15)наблюдалось хорошее соответствие между поведениями групповой скоростираспространенияирегистрируемымиспутникомGOES-15потокамивысокоэнергичных протонов. Перед солнечной вспышкой, произошедшей5-ого марта, наблюдалась спокойная геомагнитная обстановка. Об этомсвидетельствуют Kp- и Dst-индексы, а также риометрическое поглощение.В течении первых двух дней после этой вспышки геомагнитные индексыне изменялись, следовательно, наблюдаемое понижение групповой скоростибыло вызвано влиянием солнечных протонов на ионосферу.

После вспышки7 марта 2012 г. возникли возмущенные геомагнитные условия, которыеобнаруживались и в геомагнитных индексах, и в риометрическом поглощении.Поведение групповой скорости распространения в это время, по-видимому,определялось не только протонами, но и геомагнитной обстановкой.Второй рассмотренный случай (рис. 4.16, ноябрь-декабрь 2011 г.),аналогичен предыдущему (рис. 4.15). Здесь также наблюдается связьизмеренной групповой скорости распространения ЭМ возмущений с потокомвысокоэнергичных протонов. С 26 по 29 ноября, когда спутником GOES-15136регистрировались повышенные значения потока протонов, значения скоростираспространения на трассе Ловозеро-Баренцбург были ниже тех, что былиизмерены в спокойных гелиогеофизических условиях.

Как видно из рис. 4.16,после 29 ноября суточный ход скорости так и не вернулся к тому, чтонаблюдался до гелиогеофизического возмущения. Здесь следует отметить, что вдекабре в авроральных широтах нижняя ионосфера освещается Солнем весьмакороткое время, что, по-видимому, и вызвало данный эффект.

Посколькуданная солнечная вспышка была достаточно слабой (рис. 4.16), можнопредположить, что возмущения проводимости ионосферы затронули толькочасть трассы Ловозеро-Баренцбург, где измерялась скорость распространенияЭМ возмущений, но не достигли обс.

Ловозеро, где измерялся волновойимпеданс. Это обусловило отсутствие реакции импеданса и риометрическогопоглощения на эти гелиогеофизические возмущения при наличии измененийповедения измеренной скорости. Возникновение возмущенной геомагнитнойобстановки 29 марта привело к небольшому кратковременному повышениюриометрическогопоглощения.Вданномслучаевидно,чтоволновойимпеданс не отреагировал на геомагнитное возмущение. Это свидетельствуетоб отсутствии зависимости волнового импеданса от общей геомагнитнойобстановки и говорит в пользу предположения, что волновой импедансопределяется локальным состоянием волновода Земля-ионосфера над местомрегистрации.Третий случай приведен на рис.

4.17. Здесь рассматривается солнечнаявспышка, произошедшая 22 октября 2011 г. По данным спутника GOES-15 в этовремя наблюдалось небольшое повышение потока протонов, не превышающеезначений, соответствующих первым двум рассмотренным случаям (см. рис.4.15 и 4.16). Однако, вместо ожидаемого понижения групповых скоростейраспространения ЭМ возмущений во время вспышки в данном случае былообнаружено их аномальное повышение. Этот факт не может быть объясненв рамках гипотезы о слабом изменении шкалы высот профиля проводимостипри переходе от невозмущенных к возмущенным условиям [89], однако то, чтозначения скоростей распространения во время вспышки соответствуют среднимзначениям групповой скорости для ночи дает возможность предположить, чтоусловия распространения в волноводе Земля-ионосфера в данном случае и,137соответственно, профиль проводимости ионосферы, соответствовали ночнымусловиям.

Аналогично предыдущим случаям, в данном случае спустя двадня после вспышки на Солнце регистрировалась возмущенная геомагнитнаяобстановка, на которую отреагировало риометрическое поглощение и неотреагировал волновой импеданс.Проведенный анализ групповой скорости распространения ЭМ возмущенийна трассе Ловозеро-Баренцбург показал, что ее наблюдаемые вариацииотражают изменения локального состояния нижней ионосферы как вспокойное, так и в возмущенное время. Наблюдаемые отклонения волновогоимпеданса от средних значений в возмущенных гелиогеофизических условияхсвидетельствуют о пространственных изменениях проводимости в авроральнойобласти и значительных отклонениях от сферически–слоистой модели.Сравнение результатов измерения скорости распространения ЭМ возмущений иволнового импеданса с результатами измерения риометрического поглощенияпоказало, что предложенный в данной работе метод мониторинга состояниянижней ионосферы обладает рядом отличий.

Скорость распространенияЭМ возмущений характеризует усредненное состояние нижней ионосферына трассе. В свою очередь, исследование поведения волнового импедансадает возможность диагностировать наличие неоднородностей проводимостиионосферы в окрестности станции, поскольку его значимые отклонения отсредних значений свидетельствуют об отклонении от сферически–слоистоймодели проводимости. Увеличение же риометрического поглощения можетсвидетельствовать как о появлении локальной неоднородности над риометром,так и о глобальном изменении состояния нижней ионосферы.4.5.3Оценкадневногопрофиляпроводимостипорезультатам измерения скоростиКак следует из модели (1.11), скорость распространения ЭМ возмущения вволноводе Земля-ионосфера в основном определяется профилем проводимостинижней ионосферы.

Представляет интерес решение обратной задачи, а именновосстановления профиля проводимости по результатам измерений скоростираспространения, полученных в ходе нашего эксперимента.138В разделе 4.1 настоящей работы было показано, что в для описаниясвязи между скоростью распространения ЭМ возмущений и высотнымпрофилем проводимости нижней ионосферы в диапазоне частот 95-165 Гц наданном этапе исследований целесообразно использовать одноэкспоненциальнуюмодель. Это позволило упростить систему уравнений для нижней ионосферы.Возмущенные гелиогеофизические условия рассматривались в работе [93].

Тамна основе анализа экспериментальных данных было показано, что во времягелиогеофизического возмущения наклон дневного профиля проводимостиионосферы на высотах до 90 км сохраняется, а сам профиль сдвигается всторону меньших высот.

Также было показано, что параметр принимаетзначения от 2 км ночью до 5 км днем.Так, если принять представление профиля проводимости в виде (ℎ) =0 exp ((ℎ − ℎ1 ) /), а задано, связь между параметром ℎ1 и измереннойскоростью устанавливается уравнением (4.2). Так как в нашем случаеусредненная по используемой полосе частот групповая скорость совпадает сгрупповой скоростью, вычисленной на центральной частоте 0 = 130 Гц,запишем (4.2) следующим образом:√2ℎ1 ℎ1 ℎ2=·2ℎ1 ℎ2 − (ℎ1 + ℎ2 )гдеℎ2 = ℎ0 + ln2;402 2(ℎ0 ) = 0 0 .(4.6)(4.7)Мы оценили дневные профили проводимости нижней ионосферы дляспокойных и возмущенных дней во всех трех случаях, рассмотренных выше.Для определения параметра ℎ1 уравнения (4.6) и (4.7) решались численно.Для описания дневной ионосферы были взяты измеренные значения групповыхскоростей распространения атмосфериков во время локального полудня насередине трассы Ловозеро-Баренцбург (см.

рис. 4.15, 4.16 и 4.17). При этом израссмотрения был исключен период с 7 по 11 марта 2012 г., поскольку состояниеионосферы в это время явно не описывается простой сферически-слоистойодноэкспоненциальной моделью, что проявилось в изменении суточногохода скорости на обратный, всплесках волнового импеданса и нарастании139риометрического поглощения при сохранении минимальных значений скорости.Также был исключен период со 29 ноября по 7 декабря 2011 г.Поскольку нам не известно значение параметра , мы воспользовались тем,что его значения лежат в интервале от 2 до 5 км.

Перебирая значения с шагом0.01 км и сравнивая полученные методом частичных отражений и измеренные вракетных экспериментах профили проводимости нижней ионосферы [10; 23; 50;88; 143] с теми, что получаются при использовании выражений (4.6) и (4.7), мывыбрали то значение , при котором совпадение профилей было наилучшим.Список используемых в данной работе экспериментально полученныхпрофилей проводимости приведен ниже:1. типичный дневной профиль [23];2. типичный ночной профиль [23];3.

спокойный дневной профиль [88];4. спокойный дневной профиль [10];5. спокойный дневной профиль, полученный методом частичных отраженийв п. Туманный 25 сентября 1986 г. 14 ч. [143];6. спокойный дневной профиль, полученный методом частичных отраженийв п. Туманный 15 октября 1986 г. 13 ч. [143];7.

Характеристики

Список файлов диссертации