Экспериментальные исследования магнитосферного распространения радиоволн средневолнового диапазона

В работе приведены результаты экспериментальных исследований аномального распространения радиоволн средневолнового диапазона. Было обнаружено, что в пункте излучения зондирующего сигнала регистрировались эхо-сигналы с необычно большими временами задержки 310–324 мс. Результаты экспериментов можно объяснить эффектом гидирования — попаданием радиоволны в волноводный канал, ориентированный вдоль силовой линии магнитного поля Земли. В таком канале волна распространяется в магнитосопряженную точку в Южном полушарии и возвращается обратно в пункт излучения, пройдя 93000 км. Выполнен анализ фоновых геофизических условий, и рассмотрены механизмы формирования волнового канала вдоль магнитной силовой линии. Эффект гидирования может иметь прикладное значение для разработки средств наземного мониторинга параметров космической погоды и радиолокационного зондирования околоземного космического пространства.

1. Шлионский А.Г. Дальнее распространение радиоволн в ионосфере. М.: Наука; 1979. 152 с.

2. Martinez P. Long delayed echoes, a study of magnetospheric duct echoes 1997–2007. Radio Communication. 2007;83(10):60–63.

3. Благовещенский Д.В., Добросельский К.А., Румянцев Г.А., Благовещенская Н.Ф., Киргетов В.Д. Средние радиоволны в космосе, эффекты плазмопаузы. Космические исследования. 1996;34(5):483–490.

4. Благовещенский Д.В. Средние радиоволны в космосе. Наблюдения, модели. Saarbrücken: LAP Lambert Academic Publishing GmbH & Co; 2011. 129 p.

5. Ellis G.R, Goldstone G.T. The probability of observing ducted magnetospheric echoes from the ground. J. Geophys. Res. Space Physics. 1990;95(A5):6587–6590. https://doi.org/10.1029/JA095iA05p06587

6. Grossi M.D., Padula-Pintos V.H. Ground-based radio sounding of the Earth magnetosphere. J. Geophys. Res. 1971;76(16):3755–3763. https://doi.org/10.1029/JA076I016P03755

7. Muldrew D.B. Medium frequency conjugate echoes observed on topside-sounder data. Canad. J. Phys. 1967;45(12):3935–3941. https://doi.org/10.1139/p67-331

8. Senior A., Honary F., Chapman P.J., Rietveld M.T., Kelso T.S., Kosch M.J. High-frequency magnetospheric sounding at EISCAT: Some trials and their implications. Radio Sci. 2008;43(4):RS4009. https://doi.org/10.1029/2007RS003779

9. Выставной В.М., Макарова Л.Н., Широчков А.В., Егорова Л.В. Исследования высокоширотной ионосферы методом вертикального зондирования с использованием современного цифрового ионозонда CADI. Гелиогеофизические исследования. 2013;4:1–10.

10. Tsyganenko N.A. A magnetospheric magnetic field model with a warped tail current sheet. Planetary and Space Science. 1989;37(1):5–20.

11. Руководство по ионосферным, магнитным и гелиогеофизическим наблюдениям. Часть 1. Ионосферные наблюдения. РД 52.26.817–2023. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД»; 2023. 199 с.

12. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Рогов Д.Д. Дистанционные методы диагностики эффектов воздействия высокоширотных нагревных комплексов. Метеорология и гидрология. 2021;4:22–36. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2021-4-22-36

13. Buchert S., Zangerl F., Sust M., Andre M., Eriksson A., Wahlund J.-E., Opgenoorth H. SWARM observations of equatorial electron densities and topside GPS track losses. Geophys. Res. Lett. 2015;42:2088–2092. https://doi.org/10.1002/2015GL063121

14. Ishida T., Ogawa Y., Kadokura A., Hiraki Y., Häggström I. Seasonal variation and solar activity dependence of the quiet-time ionospheric trough. J. Geophys. Res. Space Physics. 2014;119:6774–6783. https://doi.org/10.1002/2014JA019996

15. Гальперин Ю.И., Пономарев Ю.Н., Зосимова А.Г. Прямые измерения скорости дрейфа ионов в верхней ионосфере во время магнитной бури. 1. Описание прибора и измерения в магнитно-спокойное время. Космические исследования. 1973;11(2):273–282.

16. 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. 128 с.

17. Степанов А.Е., Кобяков С.Е., Халипов В.Л. Наблюдение быстрых субавроральных дрейфов ионосферной плазмы по данным Якутской меридиональной цепочки станций. Солнечноземная физика. 2019;5(4):73–79. https://doi.org/10.12737/szf-54201908

18. Благовещенский Д.В., Мальцева О. А. Моделирование распространения средних волн в магнитосфере. Геомагнетизм и аэрономия. 2022;62(2):198–205. https://doi.org/10.31857/S0016794022020043

19. Благовещенский Д.В., Жеребцов Г.А. Высокоширотные геофизические явления и прогнозирование коротковолновых радиоканалов. М.: Наука; 1987. 272 с.

20. Titheridge J.E. Plasmapause effects in the topside ionosphere. J. Geophys. Res. 1976;81(19):3227–3233. https://doi.org/10.1029/JA081i019p03227

21. Brace L.H., Theis R.F. The behavior of the plasmapause at mid-latitudes: Isis 1 Langmuir probe measurements. J. Geophys. Res. 1974;79(13):1871–1884. https://doi.org/10.1029/JA079i013p01871

22. Carpenter D.L., Anderson R.R. An ISEE whistler model of equatorial electron density in the magnetosphere. J. Geophys. Res. 1992;97:1097–1108.

23. Angerami J.J. Whistler duct properties deduced from VLF observations made with the Ogo 3 satellite near the magnetic equator. J. Geophys. Res. 1970;6115–6135. https://doi.org/10.1029/JA075i031p06115

24. Bernhardt P.A., Park C.G. Protonospheric-ionospheric modeling of VLF ducts. J. Geophys. Res. 1977;82(32):5222–5230. https://doi.org/10.1029/ja082i032p05222

25. Борисов Н.Д., Золотарев И.П. О возможность образования магнитосферных дактов при локальном нагреве ионосферы. Геомагнетизм и аэрономия. 1983;23(5):797–803.

26. Borisov N.D. Zolotarev I.P. On a possibility of formation of magnetospheric ducts with local heating of the ionosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 1983;23(5):797–803. (In Russ.).

27. Cole K.D. Formation of field-aligned irregularities in the magnetosphere. J. Atmos. Terr. Phys. 1971;33(5):741–750. https://doi.org/10.1016/0021-9169(71)90027-4

28. Халипов В.Л., Степанов А.Е., Котова Г.А., Кобякова С.Е., Богданов В.В., Кайсин А.В., Панченко В.А. Вертикальные скорости дрейфа плазмы при наблюдении поляризационного джета по наземным доплеровским измерениям и данным дрейфометров на спутниках DMSP. Геомагнетизм и аэрономия. 2016;56:568–578. http://doi.org/10.7868/S0016794016050060

29. Котова Г.А., Халипов В.Л., Степанов А.Е., Безруких В.В. Влияние суббурь на процессы в ионосфере и плазмосфере Земли. Геомагнетизм и аэрономия. 2024;64:208–216. https:// doi.org/10.31857/S0016794024020043