Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
УДК 537.87 Распространение и излучение электромагнитных волн
Представлены результаты анализа данных наклонного зондирования ионосферы непрерывным ЛЧМ-сигналом на субавроральных трассах Магадан—Иркутск и Норильск—Иркутск. Указаны межпланетные источники магнитных бурь в ноябре–декабре 2023 г. Обнаружено, что сигналы, распространяющиеся вне дуги большого круга, и дополнительные диффузные отражения присутствуют на ионограммах наклонного зондирования во время усиления поля магнитосферной конвекции. Их появление может быть связано с рефракцией радиоволн на полярной стенке главного ионосферного провала и рассеянием на мелкомасштабных неоднородностях. Выявлена связь вариаций максимальных наблюдаемых частот модов распространения КВ-радиоволн с пространственным положением главного ионосферного провала и экваториальной границы зоны диффузных высыпаний электронов.
распространение радиоволн, радиоканал, магнитосфера, высокоширотная ионосфера, наклонное зондирование ионосферы, главный ионосферный провал, диффузные высыпания электронов
1. Беспрозванная А.С., Бенькова Н.П. Крупномасштабные структурные особенности слоя F2 в высоких широтах. Proc. of International Symposium “Physical Processes in the Trough Region during Disturbances”. Garzau, GDR (31.03-04.04.1987). Berlin, 1988. C. 25–39.
2. Благовещенский Д.В. Влияние геомагнитных бурь/суббурь на распространение КВ (обзор). Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, №. 4. С. 435–450. DOI:https://doi.org/10.7868/S0016794 013040032.
3. Благовещенский Д.В. Аномальные явления на КВ-радио-трассах во время геомагнитных возмущений. Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56, №. 4. С. 479–488. DOI: 10.7868/ S0016794016040027.
4. Благовещенский Д.В., Жеребцов Г.А. Высокоширотные геофизические явления и прогнозирование коротковолновых радиоканалов. М.: Наука, 1987. 272 с.
5. Гальперин Ю.И., Пономарев Ю.Н., Зосимова А.Г. Прямые измерения скорости дрейфа ионов в верхней ионосфере во время магнитной бури. Космические исследования. 1973. Т. 11, № 2. С. 273–296.
6. Гальперин Ю.И., Кранье Ж., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. I. Модель экваториальной границы диффузной зоны вторжения авроральных электронов в вечернем и околополуночном секторах. Космические исследования. 1977. Т. 15, №. 3. С. 421–434.
7. Деминов М.Г., Шубин В.Н. Эмпирическая модель положения главного ионосферного провала. Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58, № 3. С. 366–373. DOI: 10.7868/ S0016794018030070.
8. Дремухина Л.А., Лодкина И.Г., Ермолаев Ю.И. Связь параметров солнечного ветра разных типов с индексами геомагнитной активности в период 1995–2016 гг. Proc. XLI Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity (12–16 March 2018). 2018. 41. C. 34–37. DOI:https://doi.org/10.25702/KSC.2588-0039.
9. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 502 с.
10. Жеребцов Г.А., Мизун Ю.Г., Мингалев В.С. Физические процессы в полярной ионосфере. М.: Наука, 1988. 232 с.
11. Куркин В.И., Пономарчук С.Н., Смирнов В.Ф. О влиянии главного ионосферного провала на характеристики КВ-сигналов на трассах наклонного зондирования. Солнечно-земная физика. 2004. №. 5. С. 124–127.
12. Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы. Перевод с англ. А.Е. Левитина; Под ред. Я.И. Фельдштейна. М.: Мир, 1980. 299 с.
13. Подлесный А.В., Брынько И.Г., Куркин В.И. и др. Многофункциональный ЛЧМ-ионозонд для мониторинга ионосферы. Гелиогеофизические исследования. 2013. Вып. 4. С. 24–31.
14. Полех Н.М. Золотухина Н.А., Романова Е.Б. и др. Ионосферные эффекты магнитосферных и термосферных возмущений 17–19 марта 2015 г. Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56, №. 5. С. 591–605.
15. Пономарчук С.Н., Грозов В.П. Автоматическая интерпретация ионограмм наклонного зондирования на основе гибридных алгоритмов. Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10, № 2. С. 109–118. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-102202410.
16. Пономарчук С.Н., Куркин В.И., Ильин Н.В., Пензин М.С. Моделирование КВ-радиотрасс на основе волноводного подхода. Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10, № 2. С. 99–108. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-102202409.
17. Сергеев В.А., Цыганенко Н.А. Магнитосфера Земли. М.: Наука, 1980. 174 с.
18. Синевич А.А., Чернышов А.А., Чугунин Д.В. и др. Внутренняя структура поляризационного джета: стратифицированный поляризационный джет. Геомагнетизм и аэрономия. 2023. T. 63, № 6. С. 764–774. DOI: 10.31857/ S0016794023600333.
19. Степанов А.Е., Халипов В.Л., Голиков И.А., Бондарь Е.Д. Поляризационный джет: узкие и быстрые дрейфы субавроральной ионосферной плазмы. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2017. 176 с.
20. Урядов В.П., Куркин В.И., Вертоградов Г.Г. и др. Особенности распространения КВ-сигналов на среднеширотных трассах в условиях геомагнитных возмущений. Изв. вузов. Радиофизика. 2004. Т. 47, №. 12. С. 1041–1056.
21. Халипов В.Л., Гальперин Ю.И., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. II. Формирование и динамика полярного края субаврорального ионосферного провала в вечернем секторе. Космические исследования. 1977. Т. 15, №. 5. С. 708–723.
22. Akasofu S.I. Energy coupling between the solar wind and the magnetosphere. Space Sci. Rev. 1981. Vol. 28. P. 121–190. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00218810.
23. Basler R.P., Price G.H., Tsunoda R.T., Wong T.L. Ionospheric distortion of HF signals. Radio Sci. 1988. Vol. 23, no 4. P. 569–579. DOI:https://doi.org/10.1029/RS023i004p00569.
24. Bergin A., Chapman S.C., Gjerloev J.W. AE, DST, and their SuperMAG counterparts: The effect of improved spatial resolution in geomagnetic indices. J. Geophys. Res. 2020. Vol. 125. e2020JA027828. DOI:https://doi.org/10.1029/2020JA027828.
25. Blagoveshchensky D.V., Borisova T.D. Substorm effects of ionosphere and propagation. Radio Sci. 2000. Vol. 35, no. 5. P. 1165–1171. DOI:https://doi.org/10.1029/1998RS001776.
26. Blagoveshchensky D.V., Kalishin A.S., Sergeyeva M.A. Space weather effects on radio propagation: study of the CEDAR, GEM and ISTP storm events. Ann. Geophys. 2008. Vol. 26, iss. 6. P. 1479–1490. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-26-1479-2008.
27. Burke W.J., Huang C.Y., Marcos F.A., Wise J.O. Interplanetary control of thermospheric densities during large magnetic storms. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2007. Vol. 69, iss. 3. P. 279–287. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.05.027.
28. Burton R.K., McPherron R.L., Russell C.T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst. J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80, no. 31. P. 4204–4214. DOI:https://doi.org/10.1029/JA080 i031p04204.
29. Davies E.E., Forsyth R.J., Good S.W., Kilpua E.K.J. On the radial and longitudinal variation of a magnetic cloud: ACE, Wind, ARTEMIS and Juno observations. Solar Phys. 2020. Vol. 295, article number 157. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-020-01714-z.
30. Fang X., Randall C.E., Lummerzheim D., et al. Electron impact ionization: A new parameterization for 100 eV to 1 MeV electrons. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2008. Vol. 113. A09311. DOI:https://doi.org/10.1029/2008JA013384.
31. Galperin Yu.I., Ponomarev V.N., Zosimova A.G. Plasma convection in the polar ionosphere. Ann. Geophys. 1974. Vol. 30, no. 1. P. 1–7.
32. Gonzalez W.D., Joselyn J.A, Kamide Y., et al. What is a geomagnetic storm? J Geophys. Res. 1994. Vol. 99, iss. A4. P. 5771–5792. DOI:https://doi.org/10.1029/93JA02867.
33. Grozov V.P., Ilyin N.V., Kotovich G.V., Ponomarchuk S.N. Software system for automatic interpretation of ionosphere sounding data. Pattern Recognition and Image Analysis. 2012. Vol. 22, no. 3. P. 458–463. DOI:https://doi.org/10.1134/S1054661812030042.
34. Hunsucker R.D., Bates H.F. Survey of polar and auroral region effects on HF propagation. Radio Sci. 1969. Vol. 4, no. 4. P. 347–365. DOI:https://doi.org/10.1029/RS004i004p00347.
35. Hunsucker R.D., Hargreaves J.K. The High-Latitude Ionosphere and Its Effects on Radio Propagation. Cambridge University Press, 2003. 617 p. DOI:https://doi.org/10.1017/CBO9780511535758.
36. Joselyn J.A., Tsurutani B.T. Geomagnetic sudden impulses and storm sudden commencement. A note on terminology. Eos, Transactions American Geophysical Union. 1990. Vol. 71, iss. 47. P. 1808–1811. DOI:https://doi.org/10.1029/90EO00350.
37. Kamide Y., Winningham J.D. A statistical study of the “instantaneous” nightside auroral oval: The equatorward boundary of electron precipitation as observed by the Isis 1 and 2 satellites. J. Geophys. Res. 1977. Vol. 82, iss. 35. P. 5573–5588. DOI:https://doi.org/10.1029/JA082i035p05573.
38. Kamide Y., Yokoyama N., Gonzalez W., et al. Two-step development of geomagnetic storms. J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103, iss. A4. P. 6917–6921. DOI:https://doi.org/10.1029/97JA03337.
39. Kilpua E., Koskinen H.E.J., Pulkkinen T.I. Coronal mass ejections and their sheath regions in interplanetary space. Living Rev. Solar Phys. 2017. Vol. 14, article number 5. DOI:https://doi.org/10.1007/s41116-017-0009-6.
40. Kurkin V.I. Matyushonok S.M., Pirog O.M., et al. The dynamics of the auroral oval and ionospheric trough boundaries according to data from the DMSP satellites and ground-based ionosonde network. Adv. Space Res. 2006. Vol. 38, no. 8. P. 1772–1777. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2006.03.023.
41. Kurkin V.I., Medvedeva I.V., Podlesnyi A.V. Effect of sudden stratosphere warming on characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances in the Asian region of Russia. Adv. Space Res. 2024. Vol. 73, no. 7. P. 3613–3623. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.09.020.
42. Loewe C.A., Prolss G.W. Classificatio and mean behavior of magnetic storm. J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102, no. A7. P. 14209–14213. DOI:https://doi.org/10.1029/96JA04020.
43. Möller H.G. Backscatter results from Lindau-II. The movement of curtains of intense irregularities in the polar F-layer. J. Atmos. Terr. Phys. 1974. Vol. 36, no. 9. P. 1487–1501. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(74)90227-X.
44. Pilkington G.R., Münch J.W., Braun H.J., Möller H.G. Comparison of ground HF backscatter and simultaneous particle and plasma pause measurements from a polar orbiting satellite. J. Atmos. Terr. Phys. 1975. Vol. 37, no. 2. P. 337–347. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(75)90115-4.
45. Richardson I.G., Zhang J. Multiple-step geomagnetic storms and their interplanetary drivers. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, article number L06S07. DOI:https://doi.org/10.1029/2007GL032025.
46. Rogers N.C., Warrington E.M., Jones T.B. Large HF bearing errors for propagation paths tangential to auroral oval. IEE Proceedings-Microwaves, Antennas and Propagation. 1997. Vol. 144, no. 2. P. 91–96. DOI:https://doi.org/10.1049/ip-map:19970663.
47. Rogers N.C., Warrington E.M., Jones T.B. Oblique ionogram features associated with off-great circle HF propagation at high and sub-auroral latitudes. IEE Proceedings-Microwaves, Antennas and Propagation. 2003. Vol. 150, no. 4. P. 295–300. DOI:https://doi.org/10.1049/ip-map:20030552.
48. Uryadov V.P., Ponyatov A.A., Vertogradov G.G., et al. Dynamics of the auroral oval during geomagnetic disturbances observed by oblique sounding of the ionosphere in the Eurasian longitudinal sector. International Journal of Geomagnetism and Aeronomy. 2005. Vol. 6. GI1002. DOI:https://doi.org/10.1029/2004GI000078.
49. Warrington E.M., Rogers N.C., Stocker A.J., et al. Developments in HF propagation predictions to support communications with aircraft on trans-polar routes. 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium-Spring (PIERS). IEEE, 2017. P. 1953–1959. DOI:https://doi.org/10.1109/PIERS.2017.8262070.
50. Zaalov N.Y., Warrington E.M., Stocker A.J. The simulation of off-great circle HF propagation effects due to the presence of patches and arcs of enhanced electron density within the polar cap ionosphere. Radio Sci. 2003. Vol. 38, no 3. P. 18. DOI:https://doi.org/10.1029/2002RS002798.
51. Zaalov N.Y., Warrington E.M., Stocker A.J. A ray-tracing model to account for off–great circle HF propagation over northerly paths. Radio Sci. 2005. Vol. 40, RS4006. P. 1–14. DOI:https://doi.org/10.1029/2004RS003183.
52. Zhao H, Zong Q.G, Wei Y, Wang Y. Influence of solar wind dynamic pressure on geomagnetic Dst index during various magnetic storms. Science China Technological Sciences. 2011. Vol. 54. P. 1445–1454. DOI:https://doi.org/10.1007/s11431-011-4319-y.
53. URL: https://kp.gfz-potsdam.de/en/data (дата обращения 15 февраля 2024 г.).
54. URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/index.html (дата обращения 14 февраля 2024 г.).
55. URL: https://cdaweb.gsfc.nasa.gov/cdaweb/istp_public/ (дата обращения 15 февраля 2024 г.).
56. URL: http://supermag.jhuapl.edu/indices/ (дата обращения 18 апреля 2024 г.).
57. URL: ftp://ftp.swpc.noaa.gov/pub/warehouse/ (дата обращения 15 января 2024 г.).
58. URL: http://www.solen.info/solar/old_reports/ (дата обращения 14 января 2024 г.).
59. URL: http://www.solen.info/solar/coronal_holes.html (дата обращения 8 апреля 2024 г.).
60. URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/ (дата обращения 8 апреля 2024 г.).
61. URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056/ (дата обращения 14 января 2024 г.).
