Введение к работе
Диссертация посвящена эмпирическому и теоретическому исследованию расслоения электронной концентрации в области F, которое развивается на фоне крупномасштабной структуры экваториальной ионосферы, и его влиянию на условия распространения декаметрових радиоволн.
Актуальность проблемы. Почти 70-летний опит исследований ионосферы от полюса до экватора различными методами наблюдений от оптических до радиофизических как с Земли, так и с борта космических аппаратов, дает общее представление об ионизиро-. ванной оболочке, окружающей Землю. Были установлены основные особенности ее поведения в пространстве и времени в разных ге-лио-геофизических условиях.
Одной из важнейших особенностей ионосферы Земли является сохранение характера временных вариаций ее основных параметров -максимальной электронной концентрации и высоты максимума - относительно широты места наблюдения, сезона года, уровня солнечной активности. Это выражается в том, что электронная концентрация имеет максимум и минимум в суточном ходе относительно местного времени, а высотный профиль электронной концентрации в области F имеет одну высоту максимума. Такая особенность области F ионосферы в значительной мере предопределила характер развития методов теоретических и экспериментальных исследований условий распространения декаметрових радиоволн в основном за счет скачкопого механизма. Трудности же, возникающие при интерпретации результатов экспериментальных наблюдений распространения радиоволн, особенно на длинных и сверхдлпнных трассах, связывались, главным образом, с поглощением радиоволн в ионосфере, с дифракционными эф{«ктами на неоднородностях и т. п.
В то ке время, было выявлено ряд особенностей распространения радиоволн, напримэр, значительные отклонения угловых и временных характеристик сигналов от ожидаемых, которые с учетом энергетических потерь радиоволн было трудно объяснить скачко-шм механизмом.
Такие особенности распространения декаметрових радиоволн обычно отмечаются в полярных и экваториальных областях Земли.
В экваториальной ионосфере, например, днем, а также на восходе Солнца, часто наблюдаются резкие изменения высота максимума электронной концентрации, в частности, уменьшение высоты максимума может достигать иногда 300 км. Эти изменения высоты максимуму связаны, как правило, с расслоением электронной концентрации в области F (или образованием полости пониженной электронной концентрации).Можно предположить, что подобная эволюция вертикальной структуры области F экваториальной ионосферы будет приводить к появлению аномальных механизмов распространения декаметрових радиоволн. К настоящему времени накоплены многочисленные экспериментальные факты, свидетельствующие о том, что в экваториальной ионосфере должны быть такие физически^ условия, которые приводят к возникновению аномальных мод распространения.
Очевидна важность дальнейших экспериментальных и теоретичес ких работ но исследованию особенностей экваториальной ионосферы. Однако, здесь имеется ряд объективных трудностей, которые связаны с условиями организации и проведения ионосферных наблюдений в акваториальной области Земли. Достаточно напомнить, что практически вся экваториальная область лежит в акватории Мирового океана, и только 1/5 ее часть, приходится на сушу, да и то это труднодоступные малонаселенные райони центральной части Южной Америки (джунгли Амазонки) и центральной части Африки (африканские джунгли и саванна).
Таким образом, получение статистически достоверной информации о состоянии экваториальной ионосферы можно осуществить либо при зондировании ионосферы с подвижных платформ - научно-яс следовательские суда, либо при зондировании ионосферы сверх}' с борта космического аппарата. Однако, при зондировании ионо-с{*ры сверху, например для описания суточного хода электронно? концентрации б заданной точке пространства, необходимо проводить непрерывный цикл наблюдений ионосферы с помоа;ьК' члких спутников, как Алуэтт, ИСИС, Ионоэонд, в течение по крайней мере трех месяцев.
В связи с шшеизюженным, с учетом феномена ра'ссчоенич эле: тронной концентрации в области I- экваториальной понос{«ры, ак туальность диссертационной работы определяют: I. ретроспектив ный анализ данных наблюдений ионосферы с подвижных.платформ -
научно-исследовательские суда Академии наук, с привлечением данньас стационарішх. ионосферных обсерватории; 2. модпльноо воспроизведение зволюїрш вертикально;] структури. области Р иопосї ори в разних гзлшо-геодлзическлх условиях; 3. (.-одельноо описание особенностей распростіяшоиия докомстровых радиоволн. ;іолт» исследования.
-
Вілівлеипо основних (;.цзшсо-».:.>рїалогачоских особенностей образования и развития расатосиия вблизи каксіг.-уш олоісгрошшії концентрации.
-
.""ддольноо ошіеацко ззалвдил вертикально;! структури облас-гл - ігри появлении раселоонвя.
-
шяаленло механизма образования расслоения.
-
і.ЗДольноо ошісаизо особенностей раснрсстрлноіпиі декаметрова радиоволн з области 9 с расслоенном.
W\fmti4 новлзна.
1. Ретроспективно:! аналіз нноголотнкх набладоішії noaocjiopu
с цодвів?лнх плат^эрт (шіс) в акватории (.'-кровохч) океана а ші
стациэнарлих обсерваториях позволил виявить ранее иоизвестило
фнзако-{.:орї>оло:гаческио особенности развитая расслоения ь про
странстве и вречена, главной ш которых является то, что разви
тие раселооиия ноепт крупнотсотабнип характер я солровикдаот-
ся значлтельнши изасиеїшяг/а вертикальной" струстури области
ИОИОС'ХОри.
-
Построенная в работе числоішая подать позволила описать развитие расслоения злоктрошюіЗ ісонцонтрацдо в области оква-торлалыюп понос top-j адекватно экслоржепталыго наблвдаоиог.-у. С цэ\:о:цш g^oil модели внервно бол вгіявлсіі г;;жн::зм развита-* расслоения в рааповоснух условиях - дневі юэ зргс.їі.
-
ПрОДЛОйеИ ОТНОСНТОЛЬНО ГППСЇОЛ ЧПСЛЗШШІІ «огод, П03В0ЛЯ-
евдіі оперативно воспроизводить эволпцдо вертикалы»:! структура области ? в неравно-веских условиях (пореходпча периода)'- восход Солнца, зг/лжгко Солцца, иозгупеило, искусственное воздействие. С плглопыэ этого г.'етода установлен г/охализм развитии расслоения в период восхода Сожща на экваторе.
Л. Пперзно прлюд/.чга численное исследование особенностей рісиространипуі дз2«я.їУ7рових- радиоволн із области F окігггорл--альпои jroj.'oc/jru при латач:::! „'-лсслооніія, в результате которого б.ті!и :ю::аз;~чэ, что л уоло;:;-іх экьат.;р' дел; .у г J с,ул,.:с?иоі^.?ь
- G - .
цоііос'«гшіо іхшіоиодішо канали, отораашшо от Зоглли, радиоволна r .которых распространяются но ріподиотлруїхда траектория!.:. Такал елтуаіаія ішгот способствовать образованию аномальних
ШД р:іСІЇрОСТ]«ЛОШІЯ.
А'стопоппосгь розультагов работа определяется доталыгой об-p'.;d wcoi: и анагыэом г.:поголатшіх дашшх вертикального ooiyupo-ьаінш її;ліоо;.ор:г в акватор:пі ігрового окоана с борта псучио-ис-сдодоиатольекого судна и адокватностыз тоордтлчоеких построении, ч:іслч)!ш>го иэдоллровшыл экснорагонталышт.-. результатам.
Or;u:uu>f) ішжпмУї. і'.отоу'.із {.^носятся Щ з-г';;ту;
-
Прострапствепно-вію-.'лоішая локализация рлеслоошш вблизи иаксику.:а области Р экватора гчьной иоіюоїоісі, включая осо'эн-поста оьодаїцли вортшеалыюн структури олоістрошіоЗ концентрации, на '{-оно котороіі развпваотея риселоошю.
-
Мохаішз.ч обі>азоватік расслоения в квазирапновоешос условиях - дношоо время.
-
Похаиаз;: образования расслоошіл в переходімо иорлодо -восход Солнца.
. '«З. !''схаічіз..і образовать анх'альпах г.:од распространения до-кшчл'і^шх радноваїп, в облает;: 3? оіхаторлальноіі uo.iocj;opu.
ЛАУ7Ц!.чц,л шгдаїїч./сіглл з,п.7г,т;.-,остъ рлботч определяется двут:л осн->ічііл,:іі iiimsciaisL'.ii:
1. lI;K)cv|)ai;cTr.u;mo-Bpcrj!'junajr локализация разі.т\ш расслоо-ннл wiouTpouii >:і імігдситраикі в области ? являотея осповоіі дія пх'троі.шім числі:нно-аналітічоско2 модели, признанное ошгсивать эваш>ашэ вортпкатліоа структури экваториальной ноиосіери в раЗ-НИХ ГОЛііО~?/Л физических условиях.
2» :;і:ии:о-с.'.ор;''олаилос{й;о оеобошіостн, !.*схаїшз;.-;і возшжново-пїл и развития расслоошіл являэгея ваггаачі ололч/итііми, харяк-ї<.фі::.іуьіііда;і сроду распространения докаме-їрових радиоволн в ус-Л-івлях зкьатора ц долши учитываться .щг.і ироводондн огсиорн-ыонталышх її тиоротичоскнх исследовании раснростіл'шоїиія р."Лііо-в:шг а) в условиях са-.-оію экватору:, 6) на трассах, входк;ах или віжодлц:вї из экваториально!! области, в) иа т^пзиїіпіх т]чіс> сак, норгешсаадих экватор, г) па трассах в других і'оогра^ичос-і:ііх областях Сочли, где донос; ора полот иксть сортішаяьнуя CTp/:ci'yjj/, аодо()цуз ту;і, которая описана в настояці іі работо (naii]iiii.','jp, ь условиях цоллриоіі ионосфера). Естественно, вате-
цость перечисленного ш:2о зиачитолыю возрастаот, когда исело-дованля догани проводиться на длинных а сверхдлишгох трассах.
Ррллизг-лкя, розультатов работч.
Результати рабэти ленильзевалиеь ігри шиолноняи планових задании научно-исследовательских работ ИС.'ЛРАП по четирог/ тс-^ам:"исследование явлокяя инверсии вблизи і/аксигуї.а олоктрон-ноіі концентрации экваториальной аопос:>ори" (A> ГР 8.tU.74iiD), "лруїяіо'Л'-.сщтабнпя структура экваториально:! ионоаТори я оо влияние на распространенна радиоволн" (!' ГР GI.86.1..U78L77), "Лес— лодоваїио длна'лппі экваториальной области ? иоіюсіерл вблизи торг/инаторе. в разних условиях солнечной а г.илчілтиоіі активности" („'.' ГР ) а по тома "Гоназ-Ла", в которых автор являлся научнч:: руководителе?,'- или сорукошдителе:.!.
Часть роботи выполнялась в рапсах рабочего .'Liana ілгогосто-ронного сотрудничества КО7.-И0СШ1 Лкадомлл наук социалистических стран по комплексное проблемо "Пліл«таріше геофизические исследования" (1ШІГ) по то?.:с "Пабладоігля шнос^орч ири іізрг'лкальнои и наклонном расаространаїша радиоволн в различиях географических областях Сої/лц, включая акваторію" - автор бил соруко-вбдлтоле:; работ по то.>/е; а гагслэ в ра/лсах проокта L.J..3. "Радиосвязь", раздал Б - "Рздяо і.пзиса а астроінзлка" - но то:.;о "Лоносjорноо моделирование для иузд радиосвязи, включая эьТок-ти искусственно;! кодлIикании ионосіори" Комплексной долговременной nrporpawj научно-технического сотрудничества мевду СССР .и Ладней, автор бил огветствешглм еополііитолом работ по гоко.
5ір--?!'::і г-клац автора.
іі диссертации обобцени результати исследовали;!, основноо содержание моторах отражено в 47 публикациях л чвтчрох отчотах. З опубликоаашшх в соавторство статьях автору лріяіадлаклт постановка задачи, вибор V-стодов vo-лснля задачи, сопг.г«стноо участие в обработка и анализе тлучоцлчх результате л экслора-і.ч)іітальп:іх її теоретических исследовании. Автор прлніп.'.ал непосредственное участие в аодготоака а реализации работ лэ ьерта-кгль!п:.'у зоїдорованісо іинос-Г.ор'і с борта нис "Академик Платов". :іас?ь результатов робот-і ангора во:лла а гшть кандидатских діїссі-і'Тгацйї. пчлолизшпх юд руководство?/ а «руководство-автора - соискатели 'І.С~.лрутснс:гил, /„A.JypoTKisi, асиирангч
- a -
А.Я.Сольдатойн, А.С.Пллсоов, О.Б.іМцгіан.
Ачпобаи'.щ ідіоти, Материала дцссортации докладывались на следуїицлх коні-оронцшпс, совещаниях и сииішарах: ХУІ Гопораль-ноі! иесамблое УРСН (Ллі.'Л, Пору, 1975); Всесоюзних юн;йрснщі-их по і|лзлко ионосфера (Ростов-иа-Дону, 1074; Ашхабад, I97G); Международной Симпозиуме КЛІІГ па солішчпо-зомпол 'іізнке (Тбилиси, 1976); ХЛ.ХІУ.ХУ Іісосоюзії-иїх кои;оропн.:ии ио распространен;'.» радиоволн (To,vcic, 1D70; Ленинград, 1934; Алт/л-Ата, 1.937); Международное (в разках КАЛГ) научно-г.'отодлчсскх: cuv.nnapo по вертикальному зондировании ионосХорп (Аяхі-Ата, 197и); і У Сіп.",— позіїут.'о "AliV no с^ночю-зог.пмй физики (Соча, IЭа*); iLiroii Генеральной асег.\і,>бдоо МАГА (Прага, 1Э35); L Моицуна]юдно.м Суздальском Cil'.'U03Uyt.*0 (УРСІІ) ПО КОДМ'ї-ЛКІНХЛІІ И0Н0С;.Сра !;jl'U!'if.'II
радиоволнами (Суздаль, 1ЭЭ1); /Ні Цсооюзно:.: со:.мнари по і:оду-лировишш HonoeJ-ори (Ростов-на-Доцу, 198G); Международном ссин-наро "Лоносшорная информатика" (Новгород, L9U7); 4Z ипучио-тох-ничоскол коїі'Тироншш НТО им. Понова А.С. (fМосква, 1Эо7); Об;'<о-соизи )м научном семинаре "Лсслодов.'ішіл влияния «ооднородностоі' понос ї<іри на распространенно радиоволн" (Дуланбо, I93G); Международном cev.Hiiapu 1У..І ііАіїГ (Нргта, 1083); всесоюзна': совещании "Сверхдальнее распространенно дека-.'.етрошх радиоволн л проблема раднооха длительной задорики'Ч Москва, ГХ>7); а такяо на саг.чііи.-рі.х в Гооїизичєском институте Годгарскofl Академии наук (Со,;іш), ь Лнстигуто Гоо|изнкя Академии наук Республики '.іьет-ша (Хаііоїі), а ікчучних учреждениях Лндан (Наїиіоік-гсьная ^із-гчсс-кпл лабораторп-і, І'ьа-Доли; 1 из-лческая цеслидоватольская лаборатория, .'.хмедабад; Лабораторії космической физики Донтра кос-мнчиеклх доследовании їй.*.. Сирабхан, Грльандрум); в Институте Пріїк-'їадн ій Гоо[лзакн (Госкогтидросої, Москва) и в ЛМ.'.'.'.'Л'АН (на со.сдал распространения радіюволл в поносіеро Ученого Совета института іі на лабораторних Семинарах института).
СТРУКТУР', Л Сб'Ьеч Д'.!СС01Д':'.НЛ'.;. Диссертации состоит лз вводо-HiiJi, чотцрех глав, занлізчоиия и Wut-ra прл*юленл.1. ОбцлЛ обгем работы составляет 201 страницу , в тої.", числе \0 р;:сункот>,9 таблиц. Список исиользуепоЛ литература содержит І7С работ ото-иественннх н зарубояних авторов.