Введение к работе
Актуальность работы
Пространственно-временное распределение электронной концентрации в высокоширотной ионосфере характеризуется наличием областей с аномально повышенной или пониженной плотностью электронов (глав-ннй ионосферный провал, полярный и авроральный пики ионизации, полярная полость). Особый интерес представляет поведение высокоширотной ионосферы в оатененных условиях, когда проявляются ее основные особенности, свяоанные с процессами ноносферно-магнитосферно-го взаимодействия, которые сопровождаются как высыпанием заряжен-ных частиц, дающих существенный вклад в ионизацию Е и F-областей ионосферы, так и появлением неоднородных электрических полей, вызывающих интенсивную мапштосферио-ионосферную конвекцию. Положение и конфигурация основных структурных особенностей ионосферы существенно зависят от того, какой из процессов является определяющим. Таким обраоом, поучение динамики таких образований в высокоширотной ионосфере представляется важным для решения проблем мапштосферпо-ионосферных связен.
Многочисленные (экспериментальные данные, полученные различными методами, позволили установить основные закономерности поведения неоднородной структуры высокоширотной ионосферы в различных геофизических условиях. Однако в настоящее время нет модели, достаточно адекватно описывающей процессы в магнитосфере и ее взаимодействие с ионосферой. Это вызвано сложностью явлений, протекающих в системе Солнце-магнитосфера-поносфера и недостаточностью експериментальних данных, особенно в высокоширот-зых областях. Поэтому экспериментальные исследования продолжают занимать определяющее место в вопросах изучения физики магнпто-:ферно-ионосферных связей. Последнее и определяет, прежде всего, актуальность настоящей работы.
Известно также, что крупномасштабные неоднородности понизаній в высокоширотной ионосфере тесно связаны с многочисленными >ффектами в распространении радиоволн, такими, как F-рассеянне, ам-ілнтудпьіе н фазовые флуктуации сигналов IIСЗ и т.д. Эти эффекты, $ частности, указывают на наличие областей с интенсивными мел-гомасштабными (if 2э1км) пеоднородностями. Исследование трехмер-іьіх пространственных спектров мелкомасштабных неоднородностей, і также их связи с крупномасштабными (/ ^Юкм) изменениями элек-
тронной концентрации в ионосфере имеет важное оначение при изучении процесов, формирующих неоднородную структуру высокоширотной ионосферы. Это необходимо как для экспериментальной проверки механизмов образования мелкомасштабных неодиородностеи, так и для решения практических вопросов повышения надежности ионосферных и трансионосферных каналов связи.
Цель работы.
Целью настоящей работы являлось исследование пространственного распределения крупномасштабных и мелкомасштабных неодиородностеи высокоширотной ионосферы и особенностей их спектральных характеристик в различных геофизических условиях.
Исследования проводились на базе експериментальних данных, полученных методом радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ и частично поляризованным галактическим излучением. В качестве источников использовались частично поляризованное галактическое излучение но области Полярной звезды и когерентные сигналы на частотах 150 и 400 МГц навигационных ИСЗ, имеющих практически круговые орбиты высотой h ~ 1000 -г 1100 км и наклонениями ti ~ 83 и »2 a 90. Основные результаты получены на основе наблюдений, проведенных в течении 1979-1992 г. г. на Кольском полуострове в п. Верхне-туломский (68.6 с.ш., 31.8* в.д.), на арх. Шпицберген р. Баренцбург (78.1 с.ш., 14.2 в.д.) н р. Пирамида ( 78.7 с.ш., 16.5 в.д.).
Новизна работы.
Усовершенствован метод определения полного электронного содержания (ПЭС) по разностному аффекту Доплера сигналов ИСЗ. Предложенный метод позволяет автоматизировать рассчеты ПЭС на ЭВМ, существенно повысив их достоверность при наличии неодиородностеи разных масштабов в условиях возмущенной ионосферы. С помощью усовершенствованного метода определения ПЭС получены новые экспериментальные данные о структуре и динамике главного ионосферного провала в различных геофизических условиях. Проведено исследование связи крупномасштабных и мелкомасштабных неодиородностеи путем сопоставления данных пространственно-временного распределения ПЭС и индекса амплитудных мерцаний с координированными измерениями параметров ионосферы на Европейском радаре некогерентного рассеяния (EISCAT). По данным измерений на арх. Шпицберген по-
:троена эмпирическая модель флуктуации электронной концентрации в збласти полярного каспа. Предложена модель трехмерьой формы спектра неоднородпостеи плазмы пысокоширотпон ионосферы и измерены значення продольного по отношению к силовым линиям геомагнитного юля масштаба "обрезания" в области полярной шапки и авроралыюго звала.
Научная и практическая ценность.
Результаты, полученные в работе, могут использоваться: - для совершенствования существующих моделей полярной ионосферы; для поучения физических процессов формирования неоднородной стру-:туры высокоширотной ионосферы;
для решения практических вопросов оценки надежности трансионо-ферных каналов связи.
На защиту выносится:
.) усовершенствованная методика определения ПЭС d вертикальном толбе ионосферы по разностному аффекту Доплера сигналов ИСЗ; ) результаты експериментальних исследований:
структуры и динамики главного ионосферного провала по измерениям [ЭС усовершенствованным методом разностного эффекта Доплера на вроральных широтах
пространственного распределения неоднородпостеи F-слоя высокоши-отноц ионосферы в различных геофизических условиях по данным на-пюдений сигналов ИСЗ;
трехмерной формы пространственного спектра неоднородпостеи F-гая ионосферы по измерениям мерцаний сигналов ИСЗ на когерентных астотах 150 и 400 МГц.
Апробация работы.
Представленные в диссертационной работе материалы были полу-шы в течение 1979 - 1993г. Основные результаты работы доклады-ілнсь: на семинарах ПГИ КІЩ РАН; на " 2-м Всесоюзном совещании э полярной ионосфере и мапштосферпо-коносфсрным связям", Но-ільск, 1980; на "Всесоюзной конференции по полярной ионосфере", Мурманск, 1980; на "15-й Всесоюзной конференции по распространено радиоволн", Алма-Ата, 1991; на "3-м Всесоюзном совещании" Ио-
носферные аффекты землетрясений", Ашхабад, 1991; на "International Summer School on Spase Plasma Physics", Nizhniy Novgorod, 1993; не XIX General Assemblies of the EGS, Grenoble 25-29 April 1994; на Second Joint Workshop for CEDAR HLPS/STEP GAPS, Lyons,.Colorado, June 27-29,1994.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 12 работ.
Стуктура и объем диссертации.
Диссертация состоит на введения, трех глав, заключения и приложения, содержит 116 страниц основного текста, 55 рисунков и 1 таблицу Список цитируемой литературы содержит 89 наименований.
