Нижний Новгород, Россия
Нижний Новгород, Россия
Экспериментально исследовано влияние локальной ионосферы, а именно ионосферного альфвеновского резонатора (ИАР) и нижнего ионосферного резонатора на высотах 80–300 км (суб-ИАР), на амплитуду и поляризацию первой моды шумановского резонанса. Исследования были выполнены на основе спектрального анализа данных одновременного мониторинга компонент магнитного УНЧ-шума на меридиональной цепи станций, включающей высокоширотные станции «Баренцбург» и «Ловозеро», среднеширотную обсерваторию «Новая Жизнь» НИРФИ ННГУ (Нижегородская область) и низкоширотную станцию в Израиле. Наряду с этими данными были задействованы данные мониторинга в обсерватории «Борок» и на о. Крит. Обнаружено, что в темное время суток наблюдались значительные вариации в спектре поляризационного параметра ε на частоте первого шумановского резонанса (ШР). Эти вариации имели разный характер в разных обсерваториях. Анализ суточной динамики параметра ε показал, что изменения ε связаны с влиянием локальных суб-ИАР, имеющих разную оптическую толщину и добротность в местах расположения этих обсерваторий. Обнаружено, что влияние суб-ИАР на поляризацию в полосе ШР зависит от соотношения граничной частоты fгр, разделяющей отрицательную и положительную поляризации магнитного УНЧ-шума, и частоты первого ШР. Влияние ИАР на поляризацию и амплитуду УНЧ-колебаний магнитных полей в частотной полосе первого шумановского резонанса было обнаружено только на ст. «Новая Жизнь» и «Ловозеро»: высокодобротный альфвеновский резонатор в ионосфере мог приводить к изменению ширины частотной полосы первого ШР и к смещению его центральной частоты. Анализ УНЧ-данных обсерваторий, разнесенных на расстояния 400 км, показал, что локальный характер влияния ионосферных резонаторов может приводить к разнице в амплитудных характеристиках первого ШР даже на таких расстояниях. Показано также, что влияние ИАР и суб-ИАР на азимутальный угол вектора магнитного поля в частотной полосе первого ШР менее заметно и может приводить к вариациям этого параметра на 10°–20°. Численные расчеты, выполненные для модели сферического волновода, позволили адекватно интерпретировать особенности суточной динамики параметра ε в полосе первого ШР.
ионосферные резонаторы, магнитный шум, шумановский резонанс, поляризация, спектральные параметры, резонансная структура спектра
1. Беляев П.П., Поляков С.В., Рапопоpт В.О., Тpахтенгеpц В.Ю. Обнаpужение pезонансной стpуктуpы спектpа атмосфеpного электpомагнитного шумового фона в диапазоне коpоткопеpиодных геомагнитных пульсаций. Докл. АН СССР. 1987. Т. 297. С. 840–843.
2. Беляев П.П., Поляков С.В., Рапопоpт В.О., Тpахтенгеpц В.Ю. Экспеpиментальные исследования pезонансной стpуктуpы атмосфеpного электpомагнитного шумового фона в диапазоне коpоткопеpиодных геомагнитных пульсаций. Изв. вузов. Радиофизика. 1989. Т. 32, № 6. С. 663–671.
3. Ермакова Е.Н., Котик Д.С., Поляков С.В., Щенников А.В. О механизме формирования широкополосного максимума в спектре фонового шума на частотах 2–6 Гц. Изв. вузов. Радиофизика. 2007. Т. 50, № 7. С. 607–623.
4. Ермакова Е.Н., Поляков С.В., Семёнова Н.В. Исследование резонансных структур с разными частотными масштабами в спектре фонового КНЧ-шума на средних широтах. Изв. вузов. Радиофизика. 2011. Т. 54, № 12. С. 881–890.
5. Ермакова Е.Н., Котик Д.С., Рябов А.В. и др. Исследование вариаций параметров широкополосного спектрального максимума в естественных шумовых полях крайне низкочастотного диапазона. Изв. вузов. Радиофизика. 2012. Т. 55, № 10–11. С. 671–682.
6. Ермакова Е.Н., Котик Д.С., Рябов А.В., Панютин А.А. Исследование влияния локальных грозовых очагов на спектры параметров фонового УНЧ магнитного шума. Изв. вузов. Радиофизика. 2014. Т. 57. Вып. 11. С. 875–888.
7. Кириллов В.В., Копейкин В.Н. Решение двухмерного телеграфного уравнения с анизотропными параметрами. Изв. вузов. Радиофизика. 2002. Т. 45, № 12. С. 1011–1023.
8. Кириллов В.В., Копейкин В.Н. Формирование резонансной структуры локальной индуктивности. Изв. вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, № 1. С. 1–12.
9. Колосков А.В., Безродный В.Г., Буданов О.В. и др. Поляризационный мониторинг шумановских резонансов в Антарктиде и восстановление характеристик мировой грозовой активности. Радиофизика и радиоастрономия. 2005. Т. 10, № 1. С. 11–29.
10. Поляков С.В., Рапопоpт В.О. Ионосфеpный альфвеновский pезонатоp. Геомагнетизм и аэpономия. 1981. Т. 21, № 6. С. 816–822.
11. Потапов А.С., Полюшкина Т.Н., Цэгмэд Б. Морфология и диагностический потенциал ионосферного альфвеновского резонатора. Солнечно-земная физика. 2021. Т. 7, № 3. С. 39–56. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-73202104.
12. Ролдугин В.К., Васильев А.Н. Вариации параметров эллипса поляризации шумановского резонанса в горизонтальной и вертикальной плоскостях по наблюдениям в обсерваториях Баренцбург и Ловозеро. Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т.52, № 1, С. 73–81.
13. Русаков Н.Н., Бакастов С.С. Вращение горизонтальной проекции вектора возмущения магнитного поля на частотах шумановского резонанса. Геомагнетизм и аэрономия. 1988. Т. 28, № 6. С. 919–922.
14. Bosinger T., Demekhov A.G., Ermakova E.N., et al. Pulsating nighttime magnetic background noise in the upper ULF band at low latitudes. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. Vol. 119, no. 5. P. 4109–4119. DOI:https://doi.org/10.1002/2014ja019906.
15. Bösinger T., Shalimov S.L. Dispersive changes in magnetic background noise polarization at 0.1 to 6 Hz during sunset and sunrise at L=1.3. Ann. Geophys. 2004. Vol. 22, no. 6. P. 1–12. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-22-1989-2004.
16. Greenberg E., Price C. Diurnal variations of ELF transients and background noise in the Schumann resonance band. Radio Sci. 2007. Vol. 42, no. 2. RS2S08. P. 1–14. DOI:https://doi.org/10.1029/2006RS003477.
17. Nickolaenko A.P., Rabinowicz L.M. Study of the annual changes of global lightning distribution and frequency variations of the first Schumann resonance mode. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1995. Vol. 57, no. 11. P. 1345–1348. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(94)00114-4.
18. Nickolaenko A.P., Satori G., Zieger B., et al. Parameters of global thunderstorm activity deduced from long-term Schumann resonance records. J. Atmos. Solar.-Terr. Phys. 1998. Vol. 60, no. 3. P. 387–399. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(97)00121-1.
19. Ogawa T., Tanaka Y., Yasuhara M. Schumann resonances and world-wide thunderstorm activity—diurnal variations of the resonant power of natural noises in the earth-ionosphere cavity. J. Geophys. Res. 1969. Vol. 21, no. 1. P. 447–452.
20. Price C., Melnikov A. Diurnal, seasonal and inter-annual variations in the Schumann resonance parameters. J. Atmos. Solar.-Terr. Phys. 2004. Vol. 66, no. 13-14. P. 1179–1185. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2004.05.004.
21. Roldugin V.C., Maltsev Y.P., Vasiljev A.N., et al. Diurnal variations of Schumann resonance frequency in NS and EW magnetic components. J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. A08304. P. 1–4. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010487.
22. Satori G., Zieger B. Spectral characteristics of Schumann resonances observed in Central Europe. J. Geophys. Res. 1996. Vol. 101, no. D23. P. 29663–29669. DOI:https://doi.org/10.1029/96JD00549.
23. Schlegel K., Fullekrug M. Diurnal harmonics in Schumann resonance parameters observed on both hemispheres. Geophys. Res. Lett. 2000. Vol. 27, no. 17. P. 2805–2808. DOI:https://doi.org/10.1029/2000GL003774.
24. Sentman D.D. Magnetic elliptical polarization of Schumann resonances. Radio Sci. 1987. Vol. 22, no. 4. P. 595–606. DOI:https://doi.org/10.1029/RS022i004p00595.
