ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЙ ПРИБЛИЖЕННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ВОПРОСОВ АЭРОНОМИИ ОБЛАСТИ D-ИОНОСФЕРЫ. II. ОТРАБОТКА (КАЛИБРОВКА) МЕТОДА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Приводятся результаты отработки (калибровки) по экспериментальным данным полуэмпирического метода исследования некоторых вопросов аэрономии области D ионосферы. Используются данные двух типов: 1) одновременные измерения высотных профилей электронной концентрации Ne(h) и скоростей ионизации q(h) в возмущенных условиях; 2) средние значения в различных гелиогеофизических условиях при низкой и высокой солнечной активности. Дается детальный анализ привлекаемых экспериментальных данных и описывается методология отработки метода. Показано, что во всех гелиогеофизических ситуациях необходимо использовать зависимости констант скоростей реакций от температуры T. При этом к выбору распределения T(h) следует подходить с осторожностью, учитывая, по возможности, большинство известных факторов, влияющих на него. Делается вывод о целесообразности использования новых скоростей фотоотлипания электронов от первичного отрицательного иона O²₋, зависящих от зенитного угла Солнца и h. Неизвестные константу скорости диссоциативной рекомбинации кластерных положительных ионов и скорость фотоотлипания электронов от сложных отрицательных ионов можно рассматривать в качестве свободно варьируемых параметров, естественно, в разумных пределах. В возмущенной ионосфере экспериментальные данные показывают падение Ne на всех h при q≈(1.3÷2)⋅10² см⁻³ с⁻¹ с последующим их ростом с увеличением q, что подтверждается расчетами по полуэмпирической модели, правда, для более широкого диапазона изменений q. Для лучшего согласия модельных расчетов с экспериментом и теоретического понимания обнаруженного эффекта требуется проведение дальнейших исследований. При использовании дневных средних результаты расчетов по полуэмпирическому методу качественно не противоречат общим представлениям о поведении аэрономических параметров в области D. Проведенные исследования показывают, что обсуждаемый метод позволяет получать качественные оценки во всех гелиогеофизических условиях, а для возмущенной ионосферы — вполне удовлетворительные количественные результаты.

Ключевые слова:
нижняя ионосфера, ракетные пуски, аэрономия, обратная задача
Список литературы

1. Авдюшин С.И., Алпатов В.В., Ветчинкин Н.В., Романовский Ю.А. Активные эксперименты и антропогенные эффекты в околоземной среде: методология, аппаратура, результаты. Модель космоса. Т. 2. 2007. М.: Изд. Книжный дом «Университет». С. 891–917.

2. Беккер С.З. Вероятностно-статистические модели нижней невозмущенной среднеширотной ионосферы, верифицированные по данным наземных радиофизических измерений. Автореф. дисс. канд. физ.-мат. наук. М: ИДГ РАН, 2018. 26 с.

3. Боярчук А.К., Карелин А.В., Широков Р.В. Базовая модель кинетики ионизированной атмосферы. М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ». 2006. 203 с.

4. Данилов А.Д., Родевич А.Ю., Смирнова Н.В. Параметрическая модель области D, учитывающая метеорологические эффекты. Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, № 5. С. 881–885. DOI:https://doi.org/10.1134/S0023420619010023.

5. Иванов-Холодный Г.С., Михайлов А.В. Прогнозирование состояния ионосферы (детерминированный подход). Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 190 с.

6. Козлов С.И. Кинетика ионов в ночной области D-ионосферы. Космические исследования. 1971. Т. 9, № 1. С. 81–90. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794022050078.

7. Козлов С.И. Аэрономия искусственно возмущенных атмосферы и ионосферы Земли. 2021. М.: ТОРУС-ПРЕСС, 268 с.

8. Козлов С.И., Смирнова Н.В. Методы и средства создания искусственных образований в околоземной среде и оценка характеристик возникающих возмущений. I. Методы и средства создания искусственных образований. Космические исследования. 1992а. Т. 30, № 4. С. 495–523.

9. Козлов С.И., Смирнова Н.В. Методы и средства создания искусственных образований в околоземной среде и оценка характеристик возникающих возмущений. II. Оценка характеристик искусственных возмущений. Космические исследования. 1992б. Т. 30, № 5. С. 629–693.

10. Козлов С.И., Ляхов А.Н. Расчеты фотоотлипания электронов от О– и в области D-ионосферы в зависимости от высоты, зенитного угла и активности Солнца. Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9, № 4. С. 104–107. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-94202312.

11. Козлов С.И., Ляхов А.Н., Беккер С.З. Основные принципы построения вероятностно-статистических моделей ионосферы для решения задач распространения радиоволн. Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 6. С. 767–779.

12. Козлов С.И., Беккер С.З., Ляхов А.Н., Николайшвили С.Ш. Полуэмпирический приближенный метод исследования некоторых вопросов аэрономии области D-ионосферы. I. Основные принципы разработки метода и базовые уравнения. Геомагнетизм и аэрономия. 2022. Т. 62, № 5. С. 653–660. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794022050078.

13. Нестерова И.И., Гинзбург Э.И. Каталог профилей электронной концентрации области D ионосферы. Новосибирск: Изд-во ИГиГ, 1985. 210 с.

14. Смирнова Н.В., Козлов С.И, Власков В.А. Специализированная аэрономическая модель для исследований модификации средней атмосферы и нижней ионосферы. II. Сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными. Космические исследования. 1990. Т. 28, № 1. С. 77–84.

15. Bekker S.Z., Ryakhovsky I.A., Korsunskaya J.A. Modeling of the lower ionosphere during solar X-ray flares of different classes. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2021. Vol. 126, no. 2. e2020JA028767. DOI:https://doi.org/10.1029/2020JA028767.

16. Danilov A.D., Rodevich A.Yu., Smirnova N.V. Problems with incorporating a new D-region model into the IRI. Adv. Space Res. 1995. Vol. 15, no. 2. P. 165–167.

17. Friedrich M., Torkar K.M. FIRI: A semiempirical model of the lower ionosphere. J. Geophys. Res. 2001. Vol. 106, no. A10. P. 21409–21418.

18. Friedrich M., Pock C., Torkar K. FIRI-2018, an updated empirical model of the lower ionosphere. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. Vol. 123. P. 6737−6751. DOI:https://doi.org/10.1029/2018 JA025437.

19. Gordillo Vazqez F.J. Air plasma kinetics under the influence of sprites. J. Phys. D: Applied Phys. 2008. Vol. 41. P. 234016.

20. Haerеndel L.G., Sagdeev R.Z. Artificial plasma jet in ionosphere. Adv. Space Res. 1981. Vol. 1, no. 2. P. 29–44. DOI:https://doi.org/10.1016/0273-1177(81)90270-2.

21. Proc. COSPAR Symposium on Solar Particle Event of November 1969. AFCRL. 72. 0474. Special report N144. Ed. J.C. Ulwick. 1972. 703 p.

22. Sellers B., Stroscio M.A. Rocket-measured effective recombination coefficients in the disturbed D-region. J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80, no. 16. P. 2241–2246.

23. Swider W. Aeronomic aspects of the polar D-region. Space Sci. Rev. 1977. Vol. 20. P. 69–114. DOI:https://doi.org/10.1007/BF02186894.

24. Swider W., Dean W.A. Effective electron loss coefficient of the disturbed daytime D-region. J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80, no. 13. P. 1815–1819. DOI:https://doi.org/10.1029/JA080i013p01815.

25. Swider W., Narcisi R.S., Keneshea T.J., Ulwick J.C. Electron loss during a nighttime PCA event. J. Geophys. Res. 1971. Vol. 79, no. 19. P. 4691–4694.

26. Swider W., Keneshea T.J., Foley C.I. An SPE-disturbed D-region model. Plan. Space Sci. 1978. Vol. 26. P. 883–892. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(78)90111-3.

27. Van Gaens W., Bogaerts A. Kinetic modelling for an atmospheric pressure argon plasma jet inhumid air. J. Phys. D: Applied Phys. 2013. Vol. 46. P. 275201. DOI:https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/27/275201.

28. Whitten R.C., Poppoff I.G., Edmonds R.S., Berning W.W. Effective recombination coefficients in the lower ionosphere. J. Geophys. Res. 1965. Vol. 70, iss. 7. P. 1737–1742. DOI: 10.1029/ JZ070i007p01737.

29. World Meteorological Organization (WMO). Global Ozone Research and Monitoring Project Report. 1985. No. 16. 392 p.

Войти или Создать
* Забыли пароль?