Спутниковое радиозондирование ионосферы из окрестности главного максимума концентрации электронов - Автореферат

Спутниковое радиозондирование ионосферы из окрестности главного максимума концентрации электронов Работа выполнена в Государственном учреждении «Институт прикладной геофизики имени академика Е. К. Научный ионосфера спутниковое зондирование радиоволна консультант: доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией ГУ «ИПГ» Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом ГУ «ИПГ»Между тем, именно здесь форма слоя F2 наименее хорошо известна, т.к. в большинстве методов расчета зависимостей электронной концентрации от высоты(N(h)-профилей) здесь заранее предполагается параболическое распределение электронной плотности либо в виде симметричного слоя Эпштейна (иногда выбираются другие модели), и экспериментальные данные подгоняются под это распределение. Была высказана гипотеза о том, что информацию об основных параметрах области F2 (критической частоте ионосферы - и высоте ее максимума -) можно получать, располагая ионозонд на любых высотах ионосферы, включая высоту ее максимума плотности электронов. Эксперимент, проведенный с использованием ионозонда, установленного на орбитальном комплексе (ОК) «Мир», летавшем на высотах 340 - 400 км, стал первым в мире экспериментом по радиозондированию ионосферы со столь низких высот.Эти высоты сравнимы с , и, следовательно, ОК «Мир» в процессе движения по орбите менял свое положение относительно максимума концентрации электронов в ионосфере, пересекал его и определенное время находился ниже максимума. Первоначальный анализ этих данных сразу показал необходимость их глубокого изучения для выяснения основного вопроса - является ли радиозондирование с этих высот столь же эффективным средством мониторинга ионосферы, как и зондирование с высоты 1000 км, а также какие оно дает новые возможности и перспективы в исследовании ионосферы. Установленаэффективность метода радиозондирования с высот порядка 350км в определении основных параметров ионосферы, состоящая в том, что данный метод позволяет вычислять высоту расположения максимума и величину концентрации в нем не менее уверенно, а во многих случаях и с меньшей погрешностью, чем радиозондирование с других высот, а так же в том, что полученные данные по критической частоте слоя F2 могут быть использованы не только в точках зондирования, но и экстраполированы на области в окрестности орбиты ИСЗ.Следы обыкновенной и необыкновенной компонент магниторасщепленной волны являются одинаково законченными, несут информацию об ионосфере на интервале от высоты ИСЗ до высоты . Эти отличия ионограмм с низких высот и позволяют достоверно определять относительное положение ионозонда к положению максимума ионосферы, а также с меньшей погрешностью определять высоту этого максимума, что является достоинством метода зондирования с низких орбит. Результаты, полученные при радиозондировании с ОК «Мир» были, прежде всего, подвергнуты анализу на возможность существования метода внутреннего радиозондирования, с точки зрения того, будут ли основные параметры ионосферы, такие как критическая частота и высота максимума электронной концентрации определяться корректно при проведении эксперимента со столь низких высот. Рис.3, на котором представлены РАССЧИТАННЫЕN(h)-профили (сдвиги горизонтальных осей частот пропорциональны времени между ионограммами), иллюстрирует картину изменения высоты вдоль орбиты спутника. Проведенные сравнения с известными автору параллельными исследованиями, стали основанием не только для вывода о том, что по следам отражения от ионосферы и от Землиможно определить расположение спутника относительно высоты , но и, при наличии на ионограмме следа отражения от Земли, показали возможность их использования для определения формы f(h)-профиля в окрестности максимума на всем частотном интервале существования следа до частоты ( - 0,1) МГЦ в отличие от предлагаемого ранее в «Руководстве по обработке ионограмм» использования модельного распределения в интервале (0,9 ; ).Установлена эффективность метода радиозондирования свысот вблизи максимума ионосферы в определении основных параметров ионосферы: концентрации электронов в максимуме, высоты максимума, N(h)-профиляна интервале высот между спутником и максимумом ионосферы. При этом параметры определяются не менее уверенно, чем при радиозондировании с других высот, а в некоторых случаях с меньшей погрешностью. Показано, что радиозондирование с высот ниже максимума ионосферы в большинстве случаев приводит к образованию ранее неизвестных многочастотных трактов наклонного распространения радиоволн с возвращением на ИСЗ. Выявлена чувствительность метода радиозондирования ионосферы с высот ниже высоты максимума электронной концентрации к наличию горизонтальных градиентов электронной концентрации. Следы z-компоненты позволяют вычислить зависимости плазменной частоты ионосферы от высоты и высоту максимума ионосферы, что дает возможность улучшить пространственное разрешение измерений с помощью ионозонда.