Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
В данной работе исследуется поведение параметров нижней ионосферы, влияющих на распространение декаметровых радиоволн, в периоды магнитных бурь. Рассматривались магнитные бури за пятилетний период (с 2008 по 2012 г.). Основой изучения служили данные вертикального зондирования, данные магнитометра и риометра обсерватории Соданкюля, а также спутниковые данные. Главное внимание было уделено выявлению связи между уровнем поглощения в D-области ионосферы и интенсивностью магнитного поля в бухте возмущения. Обнаружены пороги в уровнях поглощения для случаев, когда при вертикальном зондировании отсутствовали отраженные от ионосферы сигналы. Рассмотрена зависимость предельных частот спорадических Es-слоев от интенсивности магнитного поля в период протекания магнитной бури. Найдены различия в указанных закономерностях для дневных и ночных условий.
поглощение, ионосфера, спорадический слой Es, D-область, магнитные бури
ВВЕДЕНИЕ
В программах «Космическая погода», «Солнечно-земные связи», CEDAR и других подобных, как известно, большое внимание уделяется вопросам влияния магнитосферных бурь/суббурь на ионосферу Земли. Ранее в работе [Благовещенский, 2011] изучались закономерности вариаций параметров верхней ионосферы во время геомагнитных возмущений типа бурь и суббурь. В настоящем исследовании рассматривается поведение параметров нижней ионосферы, существенно влияющих, в частности, на распространение декаметровых волн, в периоды магнитных бурь. К числу этих параметров относятся поглощение в D-области и спорадические слои в Е-области. Анализ проводился на основе данных вертикального зондирования (ВЗ) ионосферы, магнитных и риометрических измерений, полученных в обс. Соданкюля (Финляндия) [www.sgo.fi]. Необходимость комплексного анализа обусловлена недостаточностью статистических и физических сведений о характере вариаций параметров авроральной ионосферы во время магнитных возмущений, которые часто случаются в высоких широтах.
В работах [Дриацкий, 1974; Hunsucker, Hargreaves, 2003] представлены многолетние исследования характера риометрического поглощения на полярных станциях Арктики и Антарктики. Основные результаты, касающиеся геомагнитных широт, где расположена обс. Соданкюля (64.1°), сводятся к следующему.
1. В отличие от полярных сияний, авроральное поглощение (АА) наблюдается в кольцевой зоне с максимумом на геомагнитной широте 67°. С ростом магнитной активности зона АА смещается к югу.
2. В течение суток АА имеет два максимума - в околополуночное и предполуденное время, минимум в 19-20 ч местного геомагнитного времени (МГВ).
3. Характер АА и геомагнитная возмущенность находятся в сложной взаимосвязи. АА ночью сопровождается отрицательными бухтами магнитного поля. Вечером АА сопровождается положительными бухтами. В дневное время АА наблюдается преимущественно при спокойном магнитном поле. АА появляются чаще в период фазы восстановления магнитной бури.
4. В ночное время более энергичная часть вторгающихся потоков ответственна за АА, а менее энергичная часть - за появление полярных магнитных возмущений. В дневное время имеют место лишь энергичные потоки, приводящие к АА.
Главное внимание будет уделено сложным взаимосвязям во время магнитных бурь между АА и магнитной активностью. Представляется интересным установить, например, зависимость уровня поглощения (в дБ) от интенсивности магнитного поля (Х-компоненты) в ночных и дневных условиях. Другой интересный вопрос - каковы пороги поглощения, после которых Еs- и F2-отражения при ВЗ ионосферы исчезают и отсутствуют полностью. Анализ поведения уровня поглощения во время магнитных бурь проводился с привлечением спутниковых данных.
Известно, что для высоких широт характерно частое появление спорадических слоев Es, особенно в ночные часы зимнего периода. Изучению поведения Еs-слоев в высоких широтах посвящен ряд работ [Разуваев, 1991; Hunsucker, Hargreaves, 2003; Hunsucker et al., 1996; Pirog et al., 2000; Rodger et al., 1983]. В них рассмотрен широкий спектр вопросов - от морфологической картины образования слоев Es, их структуры, основных параметров и до статистических особенностей появления в различных условиях. Однако поведение Es-слоев в периоды магнитных бурь изучено явно недостаточно, остается еще ряд нерешенных вопросов, например, как изменяются значения максимальных частот foЕs в зависимости от интенсивности магнитного поля в бухте возмущения соответственно в ночных и дневных условиях. Этот вопрос также будет затронут в настоящей работе.
1. Благовещенский Д.В. Короткие волны в аномальных радиоканалах. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH&Co., 2011. 422 с.
2. Благовещенский Д.В. Влияние геомагнитных бурь/суббурь на ионосферу. Ч. 1. (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 3. С. 291–307.
3. Дриацкий В.М. Природа аномального поглощения космического радиоизлучения в нижней ионосфере высоких широт. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 224 с.
4. Разуваев О.И. Спорадическая ионизация в высокоширотных геофизических исследованиях // Исслед. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1991. Вып. 93. С. 3–16.
5. Hunsucker R.D., Hargreaves J.K. The High-Latitude Ionosphere and Its Effects on Radio Propagation. Cambridge University Press, 2003. P. 477–482.
6. Hunsucker R.D., Rose R.B., Adler R.W., Lott G.K. Auroral-E mode oblique HF propagation and its dependence on auroral oval position // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1996. V. 44, N 3. Р. 383–388.
7. Pirog O.M., Urbanovich V.D., Zherebtsov G.A. Effects of substorms in the night auroral E-region // 5th International Conference on Substorms: Abstr. St.-Petersburg, 2000. P. 545–547.
8. Rodger A.S., Morrell C., Dudney J.R. Studies of sporadic E (Es) associated with the main ionospheric trough // Radio Sci. 1983. V. 18, N 6. P. 937–946.
