Введение к работе
Актуальность темы. Для создания высокоэффективных. систем связи, радиолокации, навигации, использующих ионосферные каналы распространенвния коротких радиоволн, требуются 'знания о структуре земной ионосферы и характерных особенностях распространения в ней радиоволн; Сведения о состоянии я поведении ионосферы, соприкасающейся с нейтральной атмосферой, дают новые возможности для мониторинга процессов в нейтральной атмосфере и сейсмических процессов в земной коре' и прогнозирования этих процессов. Чувствительность ионосферной плазмы к земным геофизическим процессам имеет фундаментальное значение, так как может быть использована для выявления новых геофизических закономерностей, что повлечет за собой решение ряда прикладных задач связанных с хозяйственной деятельностью Человека и безопасностью его существования. .Поэтому исследование параметров ионосферы важно для решения как прикладных, так и фундаментальных задач.
Наибольший объем информации о >состоянии „ ионосферы дает радиозондирование. Современные методы радиозондирования. включают в себя вертикальное зондирование, наклонное' зондирование, . воз-врвтно^наклоннае зондировниз, внешнее зондирование,' трансионосферное зондирование.-Первые три вида зондироваяйй^оеущасгаляются с поверхности Земли. Последние два -с помощью космических аппаратов. Использование космических аппаратов для. радиозондирования -и развитие методов обработки информации делают весьма перспективной радиотомографию ионосферы.
При интерпретации результатов радиозондирования, в частности, при восстановлении профилей электронной концентрации ионосферы, в большинства "случаев предполагается сферическая слоистость ионосферы, и плавность зависимости электронной концентрации от
^пространственных координат, ..т.е., отсутствие резких гадиентон электронной концентрации. ...В реальной же 'ионосфере, сущчствукт
-горизонтальные градиенты и резкие градиента электронной концонт- * рации, различные- волновые, процессы. Горизонтальные градиенты нарушают сферическую слоистость ионосферы.- Из-за реэюос грзднчіг-
. товэлектронной концентрации возникают частичные отражения электромагнитных волн. Волновые процессы в ионосфере ьизывают появле-
- A -
ниє перемещающихся, возмущений электронной концентрации, в том числе и квазипариодических структур для электронной концентрации. Все вто приводит к ряду эффектов, наблюдаемых в экспериментах по радиозондированию и не поддающихся интерпретации при неучете в. ионосфере горизонтальных градиентов, резких градиентов и волновых возмущений электронной концентрации. Например, до настоящего времени не было ясности в природе возникновения двойных трансаонс— грамм.
Интерпретация результатов радиозондирования должна быть адекватна реальным процессам в ионосфере. Актуальность проблемы адекватной интерпретации связана не только с мониторингом самой ионосферы, но и с мониторингом различных -геофизических возмущений атмосферы через мониторинг ионосферы.
Цель работы состоит в следующем: .
!. Проанализировать условия частичного отражения электромагнитной волны при наличии в"ионосфере резкого градиента электронной концентрации, скачка градиента электронной концентрации, периодической структуры для электронной концентрации.
. 2.. Исследовать возможность приема электромагнитных сигналов,
частично отраженных от областей ионосферы, имеющих для электрон
ной концентрации" резкий градиент, скачок градиента или периоди
ческую структуру. о
-
Проанализировать механизмы, которые могут привести к появлению дополнительного следа на трансионограммах. Численными методами исследовать эти предполагаемые механизмы. Выявить природу возникновения двойных трансионогракм.
-
На основе численного моделирования исследовать поведение трансионограмм при наличии горизонтальных градиентов электронной концентрации. ".
Научная новизна и практическая ценность данной работы заключаются в едедующем:
-
Рассчитаны высотные профили эффективной частоты соударений электронов с различными компонентами, в ионосфере Земли для высокой и низкой солнечной активности.
-
Детально исследовано частичное отражение электромагнитных волн от областей ионосферы Земли с резким градиентом электронной
концентраций или периодической структурой для алектронной ковцвн-
' трвции.
-
Разработан метод восстановления профиля влектронной концентрации ионосферы по экспериментальным ионогрвммвм в рамках заданной модели ионосферы с изменящимися' параметрами.
-
Впервые предложена и обоснована гипотеза о налагай в области ? ионосферы (при определенных -условиях) долины с резким
, вертикальным градиентом электронной концентрации. Наличие в ионосфере такой долины - новое геофизическое явление.
5. Впервые дало объяснение природа возникновения двойных
грансионограмм.,
6. Исследована многомодовая структура Сигнала импульсного
зондирования с учетом в ионосфере горизонтальных ' градиентов
влектронной концентрации. " . '
На защиту выносятся:
-
Результаты расчета высотных профилей эффективной частоты соударений электронов с различными компонентами в ионосфере Земли для высокой и низкой солнечной активности.
-
Учет частичного отражение влектро'магнитвых волн-от облас- ' тей ионосферы Земли с резким градиентом алектронной концентрации или периодической" структурой, для алектронной концентрации при интерпретации результатов раддозондіфоваїшя." - -...'. ..,.,,.
-
Гипотеза о наличии в области F ионосферы при определенных условиях долины с резким градиентом электронной концентрации.
-
Объяснения природа возникновения двойных трансионограмм.
-
Влияние горизонтальных градиентов электронной концентрации на- характер принимаемых сигналов трансионосфирного зондирования.
' Апробация.-результатов. Основные результаты и вывода, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались на:
- 4 международной научно-технической конференции' "Facnpoc-r~->
"" ранение-si-дифракция, электромагнитных вопн в неоднородных среда к?-
( 1994, Вологда ); ' ---—,.- ... .
18 Всероссийской конференции по распрострввенйЮ'"'рад>іс»иілі. ( 1996, Санкт-Петербург );
на научных конференциях ИТ/ГИ 1094-19'й годов.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10.научных работах.
Структура и объем«работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 149 страниц. Число рисунков в работе 36, таблиц - 1. Список использованной литературы вкдрчает 136 наименований.
Похожие диссертации на Мониторинг ионосферы с целью диагностики естественных и искусственных возмущений
