Розробка, характеристика та реалізація нових методів радіозондування нижньої іоносфери та моніторингу світової грозової активності, заснованих на вимірюваннях природних і штучних електромагнітних ННЧ - ДНЧ полів в резонансній порожнині Земля - іоносфера.
Аннотация к работе
У звязку з цим виникла необхідність розробки нових радіофізичних методів ННЧ - ДНЧ зондування нижньої іоносфери для виявлення збурень земного і космічного походження, а також удосконалення методів визначення просторового розподілу світової грозової активності з використанням природних ННЧ і ДНЧ електромагнітних полів в резонаторі Земля - іоносфера. Резонансні частоти визначаються подовжнім (довжина екватора) і поперечним (висота проміжку Земля - іоносфера) масштабами порожнини та складають приблизно 8; 14; 20; 26; 32… Гц для глобальних (або шуманівських) резонансів (ШР), і 1,7; 3,4; 5,1... Частково результати досліджень, які були використані у дисертації, одержані в рамках досліджень лабораторії низькочастотних випромінювань Радіоастрономічного інституту НАН України, в Національному агентстві з космічного розвитку Японії (NASDA) в рамках проекту “Frontier” - виконавець, а також в рамках робіт по грантах: INTAS, «Природне електромагнітне оточення як індикатор глобального потепління», № 96-1991, 1998 - 2000 рр. - виконавець; Державного фонду фундаментальних досліджень «Вивчення неоднорідностей нижньої іоносфери з використанням низькочастотних електромагнітних хвиль штучного та природного походження» № 6.4/26, 1997 - 1999 рр. - виконавець; УНТЦ «Розробка нового методу моніторингу глобального потепління» № 2070, 2003 - 2006 рр. - виконавець. Методи досліджень базуються на вимірюваннях електричної та магнітних компонент електромагнітного поля у ННЧ - ДНЧ діапазонах, теорії поширення ННЧ - ДНЧ електромагнітних хвиль у порожнині Земля - іоносфера, плазмі та у середовищах, які є провідниками, теорії оптимізації під час розвязання зворотних задач, принципах реконструктивної томографії, теорії цифрової фільтрації сигналів, структурному програмуванні, математичних методах оброблення результатів експериментів. Розвинуто новий напрямок в експериментальних дослідженнях розподілених у просторі природних джерел ННЧ - ДНЧ електромагнітних випромінювань у резонаторі Земля - іоносфера на основі запропонованих методів, які включають: - метод реконструкції дистанційного профілю світової грозової активності за середніми спектрами електромагнітного ННЧ фону;На основі накопиченого довготривалого банку даних середніх спектрів ННЧ полів проведено детальні дослідження динаміки резонансних параметрів ННЧ поля під час потужних сонячних протонних подій. В експерименті кожні 10 хвилин для одержання максимальної кількості інформації накопичувались середні спектри усіх других статистичних моментів, які є можливими комбінаціями з трьох компонент поля: енергетичні спектри , , ; комплексні спектри компонент вектора Умова-Пойнтинга , ; взаємні спектри компонент магнітного поля , та часові форми трьох компонент поля ННЧ сплесків - сигналів, амплітуда яких перевищує рівень фону у декілька разів, від надпотужних віддалених розрядів блискавок. Показано, що поляризаційні характеристики ННЧ поля, одержані на основі аналізу взаємних спектрів ортогональних компонент магнітного поля, можуть бути використані для одержання додаткової інформації щодо кутових розмірів компактних областей активності по відношенню до пункту спостережень, та динаміки грозової активності у цих компактних областях. У третьому розділі розроблено метод визначення інтенсивності світової грозової активності і її дистанційного розподілу по відношенню до вибраного пункту спостереження, який заснований на декомпозиції середніх спектрів природного фонового ННЧ поля на складові, які відображають ефективну кількість розрядів блискавок на різних дистанціях від спостерігача. Дискретизація одержаного рівняння по частоті призводить до системи лінійних алгебраїчних рівнянь: , (2) у яких середній спектр поля визначається з експерименту, базові функції розкладання складають матрицю і розраховуються за відомою теорією поширення ННЧ радіохвиль у резонаторі Земля - іоносфера, коефіцієнти Si складають елементи шуканого вектору , який описує дистанційний розподіл кількості середніх розрядів блискавок.Одержано розвязки комплексу взаємозвязаних зворотних задач радіофізики, на основі яких запропоновано та обґрунтовано нові методи радіозондування нижньої іоносфери, найменш вивченої з усіх областей іоносфери, за допомогою ННЧ - НДХ радіовипромінювань грозових розрядів, а також визначення динаміки просторового розподілу світової грозової активності, як індикатора глобальних змін в навколишньому середовищі. При цьому для досліджень динаміки активності світових грозових центрів уперше застосовано оригінальні методики вимірювань з використанням повного набору других статистичних моментів ННЧ поля, серед яких є розраховані за фоновим ННЧ полем вектор Умова-Пойнтінга і середній хвилевий імпеданс. Спостерігались два типи зростання спектральної щільності ННЧ радіосигналу: а) підйом в області спектру ШР нижчій за частоту першої резонансної моди, що пояснюється появою потужних високочастотних пульсацій геомагнітного поля; б) суттєве зростання загального рівня всіх компонент поля зі збереженням резонансної структур