GPS-диагностика крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами

GPS-диагностика крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами
Номер: 13 Год: 2015 Страницы: 49-61

УДК: 551.506; 551.501; 551.510.62

EDN: VZEEZF

Автор(ы):

Фролов Владимир Леонтьевич^1,4 e-mail: frolov.418@nirfi.sci-nnov.ru

Болотин Илья Александрович¹

Комраков Георгий Петрович¹

Глухов Я.В.²

Андреева Елена Станиславовна³

Куницын Вячеслав Евгеньевич³

Курбатов Григорий Александрович³

Учреждения:
1 - Научно-исследовательский радиофизический институт (603950, Н. Новгород, ул. Б.Печерская 25/12а)
2 - Институт прикладной геофизики (129128, г.Москва, ул. Ростокинская, д. 9)
3 - Московский Государственный Университет, Физический факультет (119991, г. Москва, Ленинские горы, д.1, строение 1)
4 - Казанский (Приволжский) Федеральный Университет (420008, г.Казань, ул. Кремлёвская, д.18)

Аннотация:
В работе рассматриваются возможности диагностики искусственных крупномасштабных возмущений плотности плазмы во внешней ионосфере Земли сигналами ИСЗ навигационной системы GPS и сигналами низкоорбитальных ИСЗ (метод радиотомографии). Сравнительный анализ результатов, полученных двумя этими методами, позволил установить, что крупномасштабные плазменные возмущения, индуцируемые на высотах выше максимума F2-слоя ионосферы, могут вносить заметный вклад в измеряемые вариации ПЭС, что открывает новые возможности для их изучения. Эксперименты выполнялись на нагревном стенде Сура.

Ключевые слова: ионосфера, GPS, содержание электронов, приёмник, технология, эксперимент, искусственные ионосферные неоднородности, нагревный стенд Сура, радиотомография ионосферы

Сведения об источниках финансирования: Работа была выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 14-12-00556). Исследования Глухова Я.В. выполнялись при финансовой поддержке РФФИ (гранты №№ 14-05-00029, 14-05-10024 и 15-05-10029, руководитель А.В. Тертышников). Часть работ, связанная с развитием радиотомографических методов и алгоритмов по восстановлению ионосферных искусственных неоднородностей, выполнялась при поддержке гранта РФФИ № 13-05- 01122.

Скачать текст Ссылка на цитирование Ссылка на Elibrary

1. Фролов В.Л., Бахметьева Н.В., Беликович В.В. и др. Модификация ионосферы Земли мощным КВ-радиоизлучением // Успехи физических наук. 2007. Т. 177. № 3. С. 330. 2. Фролов В.Л. Пространственная структура возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при её модификации мощными КВ радиоволнами: обзор результатов экспериментальных исследований // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1. № 2. С. 22. DOI:10.12737/10383. 3. Gurevich A.V. Nonlinear phenomena in the ionosphere. New York: Springer, 1978. 4. Гуревич А.В. Нелинейные явления в ионосфере // Успехи физических наук. 2007. Т. 177. № 11. С. 1145. 5. Gurevich A.V., Zybin K.P., Carlson H.C., Pedersen T. Magnetic zenith effect in ionospheric modifications // Physics Letters A. 2002. V. 305. P. 264. 6. Гуревич А.В., Зыбин К.П., Карлсон Х.С. Эффект магнитного зенита // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2005. Т. 48. № 9. С. 772. 7. Tereshchenko E.D., Khudukon B.Z., Gurevich A.V. et al. Radio tomography and scintillation studies of ionospheric electron density modification caused by a powerful HF wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes // Physics Letters A. 2004. V. 325. P. 381. 8. Kunitsyn V.E., Andreeva E.S., Frolov V.L. et al. Sounding of HF heating-induced artificial ionospheric disturbances by navigation satellite radio transmissions // Radio Science. 2012. V. 47. RS0L15. doi:10.1029/2011RS004957. 9. Kunitsyn V.E., Padokhin A.M., Vasiliev A.E. et al. Study of GNSS-measured ionospheric total electron content variations generated by powerful HF heating // Advances in Space Research. 2011. V. 47. P. 1743. 10. Фролов В.Л., Комраков Г.П., Куницын В.Е. и др. Зондирование возмущенной излучением нагревного стенда СУРА ионосферы сигналами навигационных ИСЗ системы GPS // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2010. Т. 53. № 7. С. 421. 11. Фролов В.Л., Шорохова Е.А., Куницын В.Е. и др. Особенности возбуждения крупномасштабных неоднородностей плотности плазмы при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2014. 12. Рапопорт В.О., Фролов В.Л., Комраков Г.П. и др. Некоторые результаты измерения характеристик электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых во внешней ионосфере мощным КВ радиоизлучением стенда Сура // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2007. Т. 50. № 8. С. 709. 13. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Комраков Г.П. и др. Создание дактов плотности при нагреве ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2008. Т. 88. Вып. 12. С. 908. 14. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Комраков Г.П. и др. Спутниковые измерения характеристик плазменных возмущений, создаваемых при нагреве ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением стенда Сура // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2008. Т. 51. № 11. С. 915. 15. Milikh G.V., Papadopoulos K., Shrof H. et al. Formation of artificial ionospheric ducts // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. L17104. doi:10.1029/2008GL034630. 16. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Шорохова Е.А. и др. Тонкая структура дактов плотности, формируемых при активном радиочастотном воздействии на лабораторную и космическую плазмы // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015. Т. 101. Вып. 5. С. 342. 17. Черногор Л.Ф., Фролов В.Л. Перемещающиеся ионосферные возмущения, генерируемые периодическим нагревом плазмы мощным высокочастотным радиоизлучением // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2012. Т. 55. № 1-2. С. 14. 18. Черногор Л.Ф., Фролов В.Л. Особенности волновых возмущений в ионосфере при периодическом нагреве плазмы радиоизлучением стенда «СУРА» // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2013. Т. 56. № 5. С. 307. 19. Гершман Б.Н., Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д., Чернобровкина Н.А. Явление F-рассеяния в ионосфере. М.: Наука, 1984. 20. Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск, 2006. 21. Рябов А.В., Грач С.М., Шиндин А.В., Котик Д.С. Исследование характеристик крупномасштабных неоднородностей ионосферы, вызванных воздействием на неё мощного коротковолнового излучения, с помощью сигналов GPS // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2011. Т. 54. № 7. С. 485. 22. Терещенко Е.Д., Миличенко А.Н., Фролов В.Л., Юрик Р.Ю. Наблюдение эффекта магнитного зенита с использованием сигналов спутников GPS/GLONASS // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2008. Т. 51. № 11. С. 934. 23. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Мясников Е.Н. и др. Искусственная ионосферная турбулентность (обзор) // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1987. Т. 30. № 2. С. 208. 24. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Гетманцев Г.Г. и др. Дифракция радиоизлучения дискретного источника Кассиопея-А на искусственных ионосферных неоднородностях // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1976. Т. 19. № 12. С. 1902. 25. Фролов В.Л., Митяков Н.А., Шорохова Е.А., Парро М. Структура электрического поля мощной короткой радиоволны во внешней ионосфере Земли // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2013. Т. 56. № 6. С. 361.

Ссылка на XML

GPS-diagnosis of large-scale perturbations of plasma density in the outer ionosphere of the Earth caused by the modification of the F2-region of the ionosphere using powerful HF radio waves
Number: 13 Year: 2015 Pages: 49-61

Frolov Vladimir Leontievich^1,4 e-mail: frolov.418@nirfi.sci-nnov.ru

Bolotin Ilya Alexandrovich¹

Komrakov Georgy Petrovich¹

Glukhov Ya.V²

Andreeva Elena Stanislavovna³

Kunitsyn Vyacheslav Evgenievic³

Kurbatov Grigory Alexandrovich³

Institutions:
1 - Scientific Research Radiophysical Institute (25/12a B.Pecherskaya str., Nizhny Novgorod, 603950)
2 - Institute of Applied Geophysics (9 Rostokinskaya St., Moscow, 129128)
3 - Moscow State University, Faculty of Physics (119991, Moscow, Leninskie Gory, 1, building 1)
4 - Kazan (Volga Region) Federal University (18 Kremlevskaya str., Kazan, 420008)

Abstract
Capabilities of diagnostic of artificial large-scale perturbations of the plasma density in the outer ionosphere of Earth using GPS and low earth orbit satellite signals (radio tomography method) are presented. Comparative analysis of the results obtained by these two methods revealed that large-scale plasma perturbations induced on the heights above the maximum F2-layer of the ionosphere can make a significant contribution to the measured TEC variations, which opens up new opportunities to explore them. The experiments were performed on Sura ionospheric heating facility.

Keywords: ionosphere, GPS, electron content, receiver, technology, experiment, artificial ionospheric disturbances, Sura ionospheric heating facility, ionospheric tomography

Information about sources of financing: The work was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation (project No. 14-12-00556). Glukhov Ya.V.'s research was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research (grants No. 14-05-00029, 14-05-10024 and 15-05-10029, supervised by A.V. Tertyshnikov). Part of the work related to the development of radiotomographic methods and algorithms for the restoration of artificial ionospheric inhomogeneities was carried out with the support of RFBR grant No. 13-05- 01122.