Магнитосферное распространение радиоволн СВ диапазона

Магнитосферное распространение радиоволн СВ диапазона
Номер: 48 Год: 2025 Страницы: 88-103

УДК: 550.388.1; 550.837.76

EDN:

Автор(ы):

Калишин А. С.¹e-mail: askalishin@aari.ru

Благовещенская Н. Ф.¹

Борисова Т. Д.¹

Егоров И. М.¹

Степанов Н. А.¹

Мингалева А. О.¹

Загорский Г. А.¹

Учреждения:
1 - Государственный научный центр Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация:
В статье представлены результаты экспериментального исследования распространения сигналов СВ и КВ диапазонов в ионосферно-магнитосферном канале. Показано, что при возмущенных геомагнитных условиях зондирующий сигнал может распространятся вдоль силовых линий магнитного поля Земли в магнитосопряженную точку и отразившись от верхней ионосферы, вернуться в пункт излучения. Зарегистрированы эхо-сигналы с задержками 310 – 320 мс, что соответствует распространению зондирующего сигнала вдоль силовой линии, соответствующей L-оболочке, равной, 3,5 и протяженности трассы 94546 – 96712 км. Выполнен анализ фоновых геофизических условий при регистрации эхо-сигналов и моделирование распространения зондирующих сигналов в ионосферно-магнитосферном канале в приближении геометрической оптики.

Ключевые слова: СРЕДНИЕ ВОЛНЫ, ГИДИРОВАНИЕ, ЭХО-СИГНАЛЫ, КОРОТКИЕ ВОЛНЫ, ИОНОСФЕРА, МАГНИТОСФЕРА, ПЛАЗМОПАУЗА, РАДИОЗОНДИРОВАНИЕ.

Сведения об источниках финансирования: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-27-00248, https://rscf.ru/project/24-27-00248/

Скачать текст Ссылка на цитирование

Ссылка на Elibrary

1. Беспалов П. А., Савина О. Н., Жаравина П. Д. Особенности возбуждения хоров посредством BPA механизма в магнитосферных волноводах уплотнения и разрежения с рефракционным отражением // Космические исследования. 2022. Т. 60, № 1. С. 17–25. DOI: 10.31857/S0023420622010022. 2. Благовещенский Д. В. Средние радиоволны в космосе. Наблюдения, модели. Саарбрюкен : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. 129 с. 3. Благовещенский Д. В., Добросельский К. А., Мальцева О. А. О диагностических возможностях эхо-сигналов средневолнового диапазона // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36, № 5. С. 75–81. 4. Благовещенский Д. В., Добросельский К. А., Румянцев Г. А. [и др.] Средние радиоволны в космосе, эффекты плазмопаузы // Космические исследования. 1996. Т. 34, № 5. С. 483–490. 5. Благовещенский Д. В., Мальцева О. А. Моделирование распространения средних волн в магнитосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2022. Т. 62, № 2. С. 198–205. URL: https://doi.org/10.31857/S0016794022020043. 6. 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. Т. 4. С. 1–10. 7. Гальперин Ю. И., Пономарев Ю. Н., Зосимова А. Г. Прямые измерения скорости дрейфа ионов в верхней ионосфере во время магнитной бури. 1. Вопросы методики и некоторые результаты измерений в магнитно-спокойное время // Космические исследования. 1973. Т. 11, № 2. С. 273–283. 8. Синевич А. А., Чернышов А. А., Чугунин Д. В., Могилевский М. М., Милох В. Я. Внутренняя структура поляризационного джета: стратифицированный поляризационный джет // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63, № 6. С. 764–774. URL: https://doi.org/10.31857/S0016794023600333. 9. Степанов А. Е., Кобяков С. Е., Халипов В. Л. Наблюдение быстрых субавроральных дрейфов ионосферной плазмы по данным Якутской меридиональной цепочки станций // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 4. С. 65–73. URL: https://doi.org/10.12737/szf-54201908. 10. 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. 11. Фаткуллин М. Н., Зеленова Т. И., Козлов В. К., Легенька А. Д. Эмпирические модели среднеширотной ионосферы. Москва : Наука, 1981. 256 с. 12. 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. Т. 56, № 5. С. 568–578. URL: http://doi.org/10.7868/S0016794016050060. 13. Шлионский А. Г. Дальнее распространение радиоволн в ионосфере. Москва : Наука, 1979. 152 с. 14. Angerami J. J., Thomas J. O. Studies of planetary atmosphere. 1. The distribution of electrons and ions in the Earth’s exosphere // Journal of Geophysical Research. 1964. Vol. 69, Is. 21. P. 4537–4560. DOI: 10.1029/JZ069i021p04537. 15. Bezrukikh V. V., Kotova G. A., Lezhen L. A., Lemaire J., Venediktov Yu. I., Pierrard V. Dynamics of Temperature and Density of Cold Protons of the Earth’s Plasmasphere Measured by the Auroral Probe/Alpha-3 Experiment Data during Geomagnetic Disturbances // Cosmic Research. 2003. Vol. 41, No. 4. P. 352–361. DOI: 10.1023/A:1025013828230. 16. Breit G. Group-velocity and long retardations of radio echoes // Proceedings of the IRE. 1929. Vol. 17, Is. 9. P. 1509–1512. DOI: 10.1109/JRPROC.1929.221852. 17. Budden K. G. Radio waves in the ionosphere. Cambridge : Cambridge University Press, 1966. 547 p. 18. Budden K. G., Yates G. G. A search for radio echoes of long delay // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1952. Vol. 2, Is. 5. P. 272–281. DOI: 10.1016/0021-9169(52)90005-0. 19. Campbell W. H. Introduction to geomagnetic fields. 2nd ed. Cambridge : Cambridge University Press, 2003. 352 p. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9781139165136. 20. Carpenter D. L., Anderson R. R. An ISEE whistler model of equatorial electron density in the magnetosphere // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1992. Vol. 97, A2. P. 1097–1108. DOI: 10.1029/91JA01548. 21. Clark C. R. Two possible explanations for LDEs // QST. 1971. Vol. 105, No. 11. P. 40–42. 22. Ellis G. R., Goldstone G. T. The probability of observing ducted magnetospheric echoes from the ground // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1990. Vol. 95, A5. P. 6587–6590. DOI: 10.1029/JA095iA05p06587. 23. Goodacre A. K. Observations of Long-Delay Echoes on 28 MHz // QST. 1980. Vol. 84, No. 3. P. 14–17. 24. Martinez P. Long Delayed Echoes, A Study of Magnetospheric Duct Echoes 1997-2007 // Radio Communication. 2007. Vol. 83, No. 10. P. 60–63. 25. Muldrew D. B. Generation of long-delayed echoes // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1979. Vol. 84, A9. P. 5199–5210. DOI: 10.1029/JA084iA09p05199. 26. Muldrew D. B. Medium frequency conjugate echoes observed on topside-sounder data // Canadian Journal of Physics. 1967. Vol. 45, No. 12. P. 3935–3941. DOI: 10.1139/p67-331. 27. Muldrew D. B. Radio propagation along magnetic field-aligned sheets of ionization observed by the ALOUETTE topside sounder // Journal of Geophysical Research. 1963. Vol. 68, Is. 19. P. 5355–5370. DOI: 10.1029/JZ068i019p05355. 28. Rasmussen H. L. Ghost echoes on 1296 MHz // QST. 1976. Vol. 57, No. 60. P. 36. 29. Rasmussen H. L. Ghost echoes on the Earth–Moon path // Nature. 1975. Vol. 257. P. 36. DOI: 10.1038/257036a0. 30. 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 Science. 2008. Vol. 43, RS4009. DOI: 10.1029/2007RS003779. 31. Sharma R. P., Muldrew D. B. Seasonal and Longitudinal Variations in the Occurrence Frequency of Magnetospheric Ionization Ducts // Journal of Geophysical Research. 1975. Vol. 80, Is. 7. P. 977–984. DOI: 10.1029/JA080i007p00977. 32. Stormer C. Radio echoes and conditions for their occurrence // Nature. 1929. Vol. 123, No. 3106. P. 788. DOI: 10.1038/123788a0. 33. Stormer C. Short wave echoes and the aurora borealis // Nature. 1928. Vol. 122, No. 3079. P. 878. DOI: 10.1038/122878a0. 34. Taylor H. A., Young L. C. Studies of high-frequency radio wave propagation // Proceedings of the Institute of Radio Engineers. 1928. Vol. 16, Is. 5. P. 561–578. DOI: 10.1109/JRPROC.1928.221424. 35. Tsyganenko N. A. A magnetospheric magnetic field model with a warped tail current sheet // Planetary and Space Science. 1989. Vol. 37, Is. 1. P. 5–20. DOI: 10.1016/0032-0633(89)90066-4. 36. Vidmar R. J., Crawford F. W. Long-Delayed Radio Echoes' Mechanisms and Observation // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1985. Vol. 90, A2. P. 1523–1530. DOI: 10.1029/JA090iA02p01523. 37. Villard O. G., Graf C. R., Lomasney J. M. Long-delayed echoes ... Radio's 'flying saucer' effect // QST. 1969. Vol. 53, No. 5. P. 38–45.

Ссылка на XML

Magnetospheric propagation of medium radio waves
Number: 48 Year: 2025 Pages: 88-103

Authors:
Kalishin A. S.¹e-mail: askalishin@aari.ru
Blagoveshchenskaya N. F.¹
Borisova T. D. ¹
Egorov I. M.¹
Stepanov N. A.¹
Mingaleva A. O.¹
Zagorsky G. A.¹

Institutions:
1 - State Scientific Center Arctic and Antarctic Research Institute, Saint Petersburg, Russia

Abstract
Results of experimental studies concerning the medium radio waves propagation in the ionosphere-magnetosphere waveguide channel are presented. It was shown that under disturbed magnetic condition the sounding signal is able to propagate along the Earth’s magnetic field line at the magnetic conjugated point in the southern hemisphere and after reflection from the outer ionosphere to return back at the transmission point. The echo signals with the long delay times of 310–320 ms were recorded that corresponds the distance of 94546 – 96712 км along the magnetic field line at L-shell of 3.5. The analysis of the background geophysical conditions in the course of long delay echo signal occurrence was carried out. The modeling of sounding signal propagation in the ionosphere-magnetosphere wave guide channel using the geometric optic approximation was performed.

Keywords: MEDIUM WAVES, GUIDING, LONG DELAY ECHO, SHORT WAVES, IONOSPHERE, MAGNETOSPHERE, PLASMAPAUSE, RADIOSOUNDING

Information about sources of financing: The research was carried out at the expense of the grant of the Russian Science Foundation No. 24-27-00248, https://rscf.ru/project/24-27-00248/