Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутский государственный университет (студент)
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Якутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Калининград, Калининградская область, Россия
Проведены исследования динамики параметров ионизированной и нейтральной компонент верхней атмосферы Земли средних широт вблизи равноденствия в течение нескольких суток в спокойных геомагнитных условиях. Параметры ионосферы получены радаром некогерентного рассеяния, параметры нейтральной атмосферы на ионосферных высотах получены из характеристик свечения атомарного кислорода на длине волны 630 нм при помощи интерферометра Фабри—Перо. Обнаружены схожие по относительной амплитуде синхронные вариации интенсивности свечения и концентрации плазмы, природа которых была объяснена с привлечением численного моделирования, а также комбинации модельных и эмпирических сведений. Показано, что действие вертикального ветра имеет решающее значение для вертикального переноса плазмы и усиления свечения атомарного кислорода в рассматриваемый период времени. Исследуемое явление было ассоциировано с полуночным температурным максимумом, который впервые наблюдался на широте 52° N. Представлен метод калибровки оптических измерений с использованием радиофизических данных в приближении доминирующей роли вариаций параметров плазмы над вариациями параметров нейтральной атмосферы.
ионосфера, термосфера, хемилюминесценция атмосферы, электронная концентрация, интерферометр Фабри—Перо, радар некогерентного рассеяния, численное моделирование, нейтральный ветер, полуночный максимум температуры
1. Алсаткин С.С., Медведев А.В., Ратовский К.Г. Особенности поведения ионосферы вблизи максимума ионизации по данным Иркутского радара некогерентного рассеяния для низкой и умеренной солнечной активности. Солнечно-земная физика. 2015, т. 1, № 3, с. 28–36. DOI:https://doi.org/10.12737/11450
2. Афраймович Э.Л., Жеребцов Г.А., Перевалова Н.П. Сейсмоионосферные и сейсмоэлектромагнитные процессы в Байкальской рифтовой зоне. Новосибирск: Сибирское отделение РАН, 2012, 304 с.
3. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988, 526 c.
4. Васильев Р.В., Артамонов М.Ф., Белецкий А.Б. и др. Регистрация параметров верхней атмосферы Восточной Сибири при помощи интерферометра Фабри—Перо KEO Scientific «Arinae». Солнечно-земная физика. 2017, т. 3, № 3, с. 70–87. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-33201707 / Vasilyev R.V., Artamonov M.F., Beletsky A.B., et al. Registering upper atmosphere parameters in East Siberia with Fabry-Perot interferometer KEO Scientific “Arinae”. Sol.-Terr. Phys. 2017, vol. 3, no. 3, pp. 61-–75. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-33201707.
5. Васильев Р.В., Артамонов М.Ф., Белецкий А.Б. и др. Научные задачи оптических инструментов Национального гелиогеофизического комплекса. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 2, с. 105–122. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-62202008 / Vasilyev R.V., Artamonov M.F., Beletsky A.B., et al. Scientific goals of optical instruments of the National heliogeophysical complex. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 2, pp. 84–97. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-62202008.
6. Григорьев С.А., Латышев К.С. Нестационарные процессы в геомагнитных силовых трубках. Анализ численных методов. Математическое моделирование. 1989, т. 1, № 9, с. 141–150.
7. Жеребцов Г.А. Комплекс гелиогеофизических инструментов нового поколения. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 2, с. 6–18. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-62202001 / Zherebtsov G.A. Complex of heliogeophysical instruments of new generation. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 2, pp. 3–13. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-62202001.
8. Жеребцов Г.А., Заворин А.В., Медведев А.В. и др. Иркутский радар некогерентного рассеяния. Радиотехника и электроника. 2002, т. 47, № 11, с. 1339–1345.
9. Кринберг И.А., Тащилин А.В. Ионосфера и плазмосфера. М.: Наука, 1984, 189 с.
10. Михалев А.В. Сезонные и межгодовые вариации атмосферной эмиссии [OI] 630 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири в 2011–2017 гг. Солнечно-земная физика. 2018, т. 4, №. 2, с. 96–101. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-42201809 / Mikhalev A.V. Seasonal and interannual variations in the [OI] 630 nm atmospheric emission as derived from observations over Eastern Siberia in 2011–2017. Sol.-Terr. Phys. 2018, vol. 4, no. 2, pp. 58–62. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-42201809.
11. Намгаладзе А.А., Захаров Л.П., Намгаладзе А.Н. Численное моделирование ионосферных бурь. Геомагнетизм и аэрономия. 1981, т. 21, № 2, с. 259–265.
12. Подлесный С.В., Девятова Е.В., Саункин А.В., Васильев Р.В. Сопоставление методов определения облачного покрова над Байкальской природной территорией в декабре 2020 г. Солнечно-земная физика. 2022, т. 8, №. 4, с. 102–109. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-84202210 / Podlesny S.V., Devyatova E.V., Saunkin A.V., Vasilyev R.V. Comparing methods to estimate cloud cover over the Baikal natural territory in December 2020. Sol.-Terr. Phys. 2022, vol. 8, no. 4, pp. 95–102. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-84202210.
13. Тащилин А.В., Леонович Л.А. Моделирование ночных свечений красной и зеленой линий атомарного кислорода для умеренно возмущенных геомагнитных условий на средних широтах. Солнечно-земная физика. 2016, т. 2, №. 4, с. 76–84. DOI:https://doi.org/10.12737/21491 / Tashcilin A.V., Leonovich L.A. Modeling nightglow in atomic oxygen red and green lines under moderate disturbed geomagnetic conditions at midlatitudes. Sol.-Terr. Phys. 2016, vol. 2, no. 4, pp. 94–106. DOI:https://doi.org/10.12737/21491.
14. Харгривс Дж.К. Верхняя атмосфера и солнечно-земные связи: Введение в физику околоземной космической среды. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982, 352 с.
15. Цедрик М.В., Подлесный А.В., Куркин В.И. Трехпозиционный прием ЛЧМ-сигналов при слабонаклонном зондировании ионосферы. Труды Всероссийской открытой научной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн», Муром, 2022, с. 223–229. DOI:https://doi.org/10.24412/2304-0297-2022-1-223-229.
16. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы — индикатор ее структуры и динамики. М.: ГЕОС, 2006, 741 с.
17. Щербаков А.А., Медведев А.В., Кушнарев Д.С. и др. Расчет нейтральных меридиональных ветров в средних широтах с помощью Иркутского радара НР. Солнечно-земная физика. 2015, т. 1, № 3, с. 37–48. DOI:https://doi.org/10.12737/10962.
18. Alken P., Maus S., Emmert J., Drob D.P. Improved horizontal wind model HWM07 enables estimation of equatorial ionospheric electric fields from satellite magnetic measurements. Geophys. Res. Lett. 2008, vol. 35, no. 11. DOI:https://doi.org/10.1029/2008GL033580.
19. Berrington K.A., Burke P.G. Effective collision strengths for forbidden transitions in e − N and e − O scattering, Planet. Space Sci. 1981, vol. 29, iss. 3, pp. 377–381. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(81)90026-X.
20. Bilitza D., Pezzopane M., Truhlik V., et al. The International Reference Ionosphere model: A review and description of an ionospheric benchmark. Rev. Geophys. 2022, vol. 60, iss. 4. DOI:https://doi.org/10.1029/2022RG000792.
21. Colerico M.J., Mendillo M. The current state of investigations regarding the thermospheric midnight temperature maximum (MTM). J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002, vol. 64, pp. 1361–1369.
22. Doering J.P. Absolute differential and integral electron excitation cross sections for atomic oxygen: 9. Improved cross section for the ³P → ¹D transition from 4.0 to 30 eV. J. Geophys. Res. 1992, vol. 97, iss. A12, pp. 19531–19534. DOI:https://doi.org/10.1029/92JA02007.
23. Duann Y., Chang L.C., Chiu Y.-C., et al. Atomic oxygen ion retrieval from 630.0 nm airglow during geomagnetically quiet periods: a mid-latitude case study near Irkutsk. Geoscience. Lett. 2024, vol. 11, no. 55. DOI:https://doi.org/10.1186/s40562-024-00370-6.
24. Emmert J.T., Jones Jr. M., Siskind D.E., et al. NRLMSIS 2.1: An empirical model of nitric oxide incorporated into MSIS. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2022, vol. 127, iss. 10. DOI:https://doi.org/10.1029/2022JA030896.
25. Garcia F.J., Kelley M.C., Makela J.J., Huang C.-S. Airglow observations of mesoscale low-velocity traveling ionospheric disturbances at midlatitudes. J. Geophys. Res. 2000, vol. 105, iss. A8, pp. 18407–18415. DOI:https://doi.org/10.1029/1999JA000305.
26. Harding B.J., Gehrels T.W., Makela J.J. Nonlinear regression method for estimating neutral wind and temperature from Fabry-Perot interferometer data. App. Optics. 2014, vol. 53, iss. 4, pp. 666–673. DOI:https://doi.org/10.1364/AO.53.000666.
27. Kernahan J.H., Pang P.H.-L. Experimental determination of absolute A coefficients for “forbidden” atomic oxygen lines. Can. J. Phys. 1975, vol. 53, iss. 5, pp. 455–458.
28. Korenkov Yu.N., Klimenko V.V., Förster M., et al. Global modelling study (GSM TIP) of the ionospheric effects of excited N2, convection and heat fluxes by comparison with EISCAT and satellite data for 31 July 1990. Ann. Geophys. 1996, vol. 14, iss. 12, pp. 1362–1374. DOI:https://doi.org/10.1007/s00585-996-1362-2.
29. Link R., Cogger L. A Reexamination of the OI 6300 Angstrom Nightglow. J. Geophys. Res. 1988, vol. 93, iss. A9, pp. 9883–9892.
30. Mantas G.P. Large 6300-A airglow intensity enhancements observed in Ionosphere Heating Experiments are excited by thermal electrons. J. Geophys. Res. 1994, vol. 99, iss. A5, pp. 8993–9002. DOI:https://doi.org/10.1029/94JA00347.
31. Mesquita R.L.A., Meriwether J.W., Makela J.J., et al. New results on the mid-latitude midnight temperature maximum. Ann. Geophys. 2018, vol. 36, iss. 2, pp. 541–553. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-36-541-2018.
32. Otsuka Y., Kadota T., Shiokawa K., et al. Optical and radio measurements of a 630 nm airglow enhancement over Japan on 9 September 1999. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, iss. A6, p. 1252. DOI:https://doi.org/10.1029/2002JA009594.
33. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, iss. A12, p. 1468. DOI:https://doi.org/10.1029/2002JA009430.
34. Ratovsky K.G., Oinats A.V. Local empirical model of ionospheric plasma density derived from Digisonde measurements at Irkutsk. Earth, Planets and Space. 2011, vol. 63, pp. 351–357. DOI:https://doi.org/10.5047/eps.2011.03.002.
35. Rishbeth H. Basic physics of the ionosphere: a tutorial review. Journal of the Institution of Electronic and Radio Engineers. 1988, vol. 58, iss. 6S, pp. 207–223. DOI:https://doi.org/10.1049/jiere.1988.0060.
36. Shepherd G.G., Siddiqi N.J., Wiens R.H., Zhang S. Airglow measurements of possible changes in the ionosphere and middle atmosphere. Adv. Space Res. 1997, vol. 20, iss. 11, pp. 2127–2135. DOI:https://doi.org/10.1016/S0273-1177(97)00605-4.
37. Van Zadt T.E. III-3 - The Neutral Atmosphere and the Quiet Ionosphere. International Geophysics. 1967, vol. 11, iss. 1, pp. 509–559. DOI:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-480301-5.50015-X.
38. Watanabe K., Ashour-Abdalla M., Sato T. A numerical model of magnetosphere-ionosphere coupling: Preliminary results. J. Geophys. Res. 1986, vol. 91, iss. A6, pp. 6973–6978. DOI:https://doi.org/10.1029/JA091iA06p06973.
39. Weinstock J. Theory of enhanced airglow during ionospheric modifications. J. Geophys. Res. 1975, vol. 80, iss. 31, pp. 4331–4345. DOI:https://doi.org/10.1029/JA080i031p04331.
40. Zwillinger D., Kokoska S. CRC Standard Probability and Statistics Tables and Formulae. New York, Chapman & Hall, 2000, 537 p.
41. URL: https://ckp-rf.ru/catalog/usu/4138180/ (дата обращения 2 октября 2025 г.).
42. URL: https://ckp-rf.ru/catalog/usu/77733/ (дата обращения 2 октября 2025 г.).
