Исследование динамики электрических свойств средней атмосферы и нижней ионосферы по интерференционным данным сверхдлинных радиоволн тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РЕМЕНЕЦ Георгий Федорович

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СРЕДНЕЙ АТМОСФЕРЫ И НИЖНЕЙ ИОНОСФЕРЫ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ ДАННЫМ СВЕРХДЛИННЫХ РАДИОВОЛН

01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург, 2005

Работа выполнена и Фечератьном гос> таретвенном обра швательном учреждении вьк шр| о ирофессиона ]ьжл о образования "Санк1-Петербур1 ский 1 осу чаре [венный универс и те Г'

Официальные оппоненты- доктор физико математических наук.

профессор Буддьтрев Владимир Сер1еевич,

доктор физико математических паук, профессор Погодин Игорь Евгепиевич,

док 1 ор физмко-ма 1 ема 1 ичес ких наук профессор Распопов Оле! Михайлова 1

Ве^утттая органи1аггия Почярный I еофи шчес кий институт

Кольскою научного центра РАН

Защита состоится ^ 2005 I. в ^ часовна заседании диссертаци-

онного совета 1 212 232 44 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора фиэико-ма 1 ема] ическик наук при Санк т-Пе тербурс ском I ос\дарственном универс и J е I е

по адресу: 199034, Сапкт Петербург. Университетская наб д 7/9, ауд

Г дис сертапией можно ознакомитъе я в биб 1ио I еке им \Т Горько! о ири Санк 1-ПеIербурт ском унивсрснтен-

Автореферат разослан

Ученый секретарь

дис с ер х'ационнсл о совета (Т)0 ^——7 Рыбачек С 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Актуальность дистанционного зондирования физических свойств внешней среды с помощью электромагнитных волн возник та с момента первого в истории радиофизики такого исследования в 1926 г., обнаружившего существование ионосферы и указавшею на ее отличия по эффективной высоте днем и ночью (на ~ 15 км). Эта актуальность сохраняется и по сей день в основном применительно ко всем диапазонам электромагнитных волн и к постоянно расширяющимся областям практических применений. Расширение практическом значимости названной проблемы происходило одновременно с практическим освоением диапазонов все более коротких электромагнитных во ян, начиная с НЧ в радиолокации и кончая дистанционным зондированием зем ляньтх покровов и покровов других космических тел с искусственных спутников планет в радиодиапазоне и оптическом диапазонах волн.

Смещение центра тяжести обсуждаемой проблемы в область все более высоких частот электромагнитных волн не привело к полному забвению проблемы в исторически исходном диапазоне сверхдлинных волн (/ = 3^-30 кГц). Разработка и применение глобальных наземных радионавигационных систем, надежность и точность которых зависит от геофизических факторов и деятельности человека, влияющей на нижнюю ионосферу, потребность максимально точного местоопре-деления ядерных взрывов и очагов грозовых разрядов с помощью излучаемых ими импульсных электромагнитных сигналов и другие факторы породили в 50-ых - 60-ых годах прошедшего столетия проблему зондирования нижней ионосферы как в стационарных, гак и нестационарных условиях. Соо1ве1ствующие теоретиче< кие и прикладные направления по зондированию электрических с войств границы Земля -атмосфера и условной верхней границы СДВ-волновода (нейтральная атмосфера - ионизованная атмосфера) получили название обратной СДВ-задачи.

Усилия большинства ис с юдователец по решению обратной СДВ-задачи в средней и дальней зонах радиоисточника были направлены на определение электрических свойств ионизованной атмосферы для стационарных ус товин. например, 'ночных условии

на среднеширотнои или высокоширотной радиотрассах. В подавляющем чис ie известных нам работ в качестве исходных данных для СДВ-задачи иг пользовались и используются относительные изменения амплитуд и приращения фаз регистрируемых СДВ-сИгнатов при изменениях электрических характеристик ионизованной атмосферы по причине изменений во времени геофизических ионизирующих потоков. При этом всегда в известных нам работах для упрощения обратной задачи начальное состояние ионосферы считалось известным Отказ от этого допущения открывает перспективу по детальному и более точному изучению изменений электрических свойств ионизируемоп ионосферы (по СДВ-данным) в нестационарных условиях. Названное увеличение точности должно происходить по той причине, что априор ное присвоение начальному состоянию ионосферы некоторых средних значений (накопленных из предшествующих экспериментальных изме рений) может оказаться для конкретной новой реализации грубым по причине случайных процессов в атмосфере, интенсивность которых возрастает с повышением широты радиохрассы. В средних широтах основными ионизирующими потоками являются солнечные ультрафи олетовые и рент!еновские тучи, иногда дополняемые высоко энергичными электронными ноюками (иос «'штормовой эффект). В высоких широтах к ним добавляютс я авроральные электроны и солнечные протоны. Отказ от допущений о начальном состоянии ионосферы делает обратную СДВ-задачу самосогласованной в том смысле, что электрические свойства ионизованной атмосферы для всех моментов времени (включая начальный) геофизического возмущения получаются только на ос ноне С'ДВ-вариаций безотносительно к физической природе ионизирующею фактора. Такие ис с лсдования могут обнаруживать явления ионизация атмосферы геофизическими источниками, "невидимыми" традиционными геофизическими средствами.

Серьезным препятствием на пути самосогласованного решения задачи может быть неоднозначность решения обратной СДВ-задачи. по рождаемая неопределенностью в целое число циклов фазовых измерений. Но если использовать экспериментальные данные в достаточ ном удалении от источника (средняя зона источника, более 600 800 км), го благодаря скользящим углам падения электромагнитной вол ны на ионизованный атмос ферный слой в волноводном канале Земля-ионос фера высотный масштаб названной неоднозначности становится

соизмерим с эффективной высотой этого волновода По этому по относительным изменениям и приращениям СДВ-величин (на носко тьких частотах) можно определить абсолютные значения эффективной проводимости ионизованной атмосферы как функции высоты над землей или эффективную высоту отражающего проводящего стоя и модуль коэффициента отражения волны от него. Другой причиной неоднозначности решения обсуждаемой обратной задачи является многомо-довость СДВ-поля. 1То эта трудность снимается тоже благодаря излучению радиомаяком нескольких СДВ-частот и соответственно многочастотному приему.

В геофизической практике не первое десятилетие существует анато-гичная обратная задача (ее теория быта дег&тьно разработана в 60-ых годах Бакусом и Гильбертом [1]) - проблема по определению электрической проводимости верхних <лоев мантии Земли но всей совокупности (так называемой генеральной совокупности) геофизических данных. в которых эта проводимость проявляется. Из цикла соответствующих теоретических работ по выяснению разрешающей способности этой обратной задачи следует, что пополнение банка исходных данных для обра1ной задачи новыми ''линейно независимыми"' данными приводит к улучшению разрешающей способности метода по определению профиля электрической прово ишости В э ги же годы радиофизики решали обратную задачу по определению эффективного профиля элек тронной концентрации для нижней части ночной ионосферы без учета эффекта деполяризации СДВ-полей гиротропной ионосферой (эа счет влияния магнитного пот я Земли на эту часть ионосферы) в средней и дальней зонах источника (из-за малости эффекта на дневных трассах при скользящих углах падения потны на ионосферу) ТТо теоретико-численные исследования автора [2] показали, что измерение эффекта деполяризации в средней п дальней зонах источника может быть источником дополнительных "линейно независимых"' (в терминологии Бакуса и Гильберта) экспериментальных данных по отношению к традиционным СДВ-измерениям основной компоненты ч переходных условиях и ночью. Так как существующая неопределенность в профилях электронной концентрации для ночи и для переходных условий приводит к большому количественному и качественному разбросу в оценке деполяризующнго эффекта, то естественно возникла экспери ментальная задача по измерению суточных вариаций эффекта депо-

ляризации в средней и дальней тонах СДВ-источника, чтобы доказать экспериментально практическую значимость дополнительно измеряемых С'ДВ-величин В ГДВ-диапазоне задача увеличения числа излучателей в средних и тем более в высоких широтах является весьма дорогостоящей, поэтому экспериментальная демонстрация возможности увеличения числа ''линейно независимых" СДВ-данных без строительства новых излучающих радиостанций является актуальной

Возвраптаясь к теоретической проблеме данной работы, отметим качественное отличие упомянутой геофизической обратной задачи от ионосферной. Электрические свойства мантии Земли считаются стационарными. а электрические свойства атмосферы, ионизируемой нерегулярными источниками ионизации, являются существенно дина мичными. Причем динамика ионизирующего потока во многих случаях остается неизвестной. Но именно благодаря достаточно сильной динамичности задачи можно определять электрические свойства атмосферы. не прибегая к абсолютному измерению электромагнитных полей, аналогично тому как в 20-ых годах благодаря перемещению приемника вдоль поверхности земли была пол\чена первичная количественная информация о стационарной ионосфере (дневной или ночной) по одночастотному радиосигналу При исследовании динамических процессов в нонизованной полярной атмосфере в 60-70-ых годах назрела проблема определения нерегулярных перемещений но высоте ионизованного слоя атмосферы при фиксированных, но сильно разнесенных в пространстве положениях источника и приемника (на земле) В ближней зоне источника (~ 100 км) эта задача успешно решалась начиная г 20-ых годов, в монохроматическом варианте и импульсным зондированием в СДВ-диапазоне (1985 г . длительность импульсов 70 мкс). Этот успех был обусловлен однолучевостью принимаемых сигналов. При увеличении расстояния между источником и приемником в несколько и более раз преимущества одномодового анализа пропада ют, и трудности решения обратной С'ДВ-задачи становятся такими, что до 80-ых годов не существовало ни одной работы, в которой бы решалась обратная СДВ задача для динамично изменяющейся нижней полярной ионосферы по СДВ экспериментальным данным средней зоны источника. Актуальность решения такой задачи обус ловлена тем. что при вертикальном зондировании существенная часть информации об электрических свойствах самой нижней "хвостовой" части ионизо-

ванного стоя атмосферы теряется. Она получается точько при наклонном зондировании.

Проб тема регистрации суточных вариаций эффекта деполяризации в I редней и дальней зонах источника и проблема определения динамики электрических свойств полярной атмосферы, очерченные вьппе, (экспериментальная и теоретическая проб темы соответственно) являются предметом исследований в данной работе.

Международный запрет ядерных взрывов в атмосфере и пытесне-ние глобальных наземных СДВ навигационных систем спутниковыми навнгационными системами и акустическими навигационными системами в океане почти свело на нет инженерно практическую значимость СДВ-диапазона. Но этот диапазон характеризуется максимальной чувствительностью к вариациям (под действием геофизических факторов) минимальных значений электрической проводимости средней атмосферы с пространственным масштабом усреднения вдоль радиотрассы в сотни и тысячи км. Поэтому этот диапазон радиоволн и соответствующая проблема дистанционного наземного зондирования нижней кромки переходного слоя "атмосфера - ионизованная среда11 остаются актуальными для науки в наиболее iрудных для исследователи вы< окошпрогных ieoi рафических областях и в наиболее изменчивых условиях из-за геофизической активности и многомодовости распространения сигнала (ночная ионосфера и переходная ионосфера, изменяющаяся из-за смены условий ее освещенности).

К этому необходимо добавить, что С'ДВ-метод остается (дополняя спутниковые данные) надежным регистратором высыпаний высокоэнергичных корпус кулярных потоков. Особо актуально с ei одня изучение высыпания в полярных об частях так называемых релятивистских электронов, которые могут быть причиной выхода из строя космических околоземных телекоммуникационных систем. На этом пути было обнаружено Бетоглазовым М. И. и автором [3] новое геофизическое явление - крупномасштабное вторжение в атмосферу ультрареляти вистских электронов (~ 100 МэВ), пока не зарегистрированное традиционными геофизическими средствами и на спутниках.

Целями работы являются:

1. Обнаружение и регистрация суточных вариаций деполяризующего эффекта, порождаемого гиротропной нижней кромкой ионосферы.

при скользящих углах падения радиоволны на нее (в средней и дальней зонах источника), при различных условиях интерференции основной компоненты ио'ш и на рашых географичес ких широтах. Экспериментальное доказателы тво "линейной независимости" таких данных по отношению к традиционным измерениям основной компоненты СДВ-поля.

2. Разработка методов расчета по СДВ-данньш и изучение электрических свойств (как функции времени) динамично изменяющейся < редней атмосферы иод воздействием регулярных и нерегулярных известных и неизвестных геофизических факторов.

3. Изучение зтектрическихс войств средней атмосферы, находящейся под воздействием нового в геофизике явления, обнаруженного Бе-логлазовым \Т. И и авюром [3, 4]. Новизна явления проявилась в большой длитетьногти (десятки минут и часы), в крупномасштабности (одна тысяча и более км) и аномальной высокознергичности высы паюшихся в атмосферу релятивистских электронов 100 МэВ).

4. Обоснование уникальности С'ДВ метода по регистрации и изуче нию нового геофизического явления.

Научная новизна

1. Экспериментально доказано, что суточные измерения вторичной компоненты СДВ-поля, порождаемой эффектом деполяризации, в средней и дальней зонах радиоисточника содержат в себе "линейно независимые" данные по отношению к данным о вертикально поляризованных компонентах электромагнитного поля. Эта линейная не зависимость проявляется в отсутствии качественного подобия между суточными вариациями сигналов с двух скрещенных рамок. Тем самым указан путь удвоения исходных •экспериментальных данных при решении обратных СДВ-.задач дм ночных и переходных устовий (и. следовательно, уточнения этого решения) без увеличения числа радиотрасс.

1.1 Впервые экспериментально измерена (на двух географически разных трассах) суточная вариация суммы ТЕ\- и Т/^-нормальых волн в условиях противофазной интерференции ТМц- и Т-нормальных волн при излучении радиоисточником вертикально поляризованного эчектромягннтного (ТМ) поля. Впервые в этих же условиях экспериментально зарегистрировано в таяние послештормового эффекта (ре-

куррентное высыпание энергичных электронов в среднеширотную атмосферу с задержкой от нескольких до десяти суток по отношению к вспышке на Солнце) на амплитудные вариации основной и вторичнои компонент.

1.2. Впервые экспериментально оценен эффект деполяризации СДВ-гшля для авроральной атмосферы в средней зоне источника и на частично авроральной радиотрассе при окончании полярного лета в точке излучения.

1 3. Впервые получена "тонкая" интерференционная структура, порождаемая ТЕ\- и 71 />)-нормадьны\ги волнами, в суточных вариациях поля на среднеширотных и субавроральной трассе средней и дальней протяженностей.

2. Впервые развит метод самосогласованного решения обратной СДВ-задачи (бе.з количественных допущений о "начальном состоянии" полярной ионосферы), позволяющий самосогласованным образом (без привлечения более точного метода расчета СДВ-полей - метода нормальных волн) оценить погрешность конечного результата, порождаемую как погрешностью исходных экспериментальных данных, так и огрублений, допущенных в используемом теоретическом аппарате. На основе этого метода впервые получены следующие результаты.

2.1. Определена динамика (изменения во времени) комплексного коэффициента отражения в полосе 10-16 и 10-14 кГц для |>::дл умеренных и сильных авроральных возмущений по СДВ-даннным в средней зоне источника (600 - 1200 км). Определено высотное положение (значение эффективной высоты) существенной для отражения СДВ области авроральной дневной невозмущенной ионосферы благодаря интерференции 2-ого ионосферного луча относительно суммы первых двух лучей, определяющих значение электромагнитного поля в средней зоне радиоисточника.

2 2. Определена динамика комплею ного коэффициента отражения (и, следовательно, динамикл эффективной высоты ионизованнои атмосферы) в полосе 10-34 кГц для двух случаев явления высыпания солнечных протонов в полярную атмосферу (явления ППШ). Определены значения эффективной высоты существенной для отражения СДВ области во все моменты ППШ.

2.3. Определена динамика комплексного коэффициента отражения в полосе 10-14 кГц для случая внезапного ионосферного возмуще-

ния (ВИВ) на авроральной трассе. Определены высотные положения существенной для отражения СДВ области во все моменты ВИВ.

2.4. Определена динамика комплексного коэффициента отражения в полос е 10-16 и 10-14 кГц для ряда обнаруженных нами слу чаев высыпания так называемых ультрарелятивистских электронов (VрЭ) в полярную атмосферу. Определены высотные положения (значения эффективной высоты) существенной для отражения СДВ области ионизованной атмосферы во все моменты этого нового для геофизики явления Получено аномально низкое значение (равное 40 км) эффективной высоты (по сравнению с литературными данными для всех известных типов возмущений) при полном геофизическом ''штиле".

2.5. Определена динамика комплексного коэффициента отражения в полосе 10-16 кГц для регулярной переходной вариации на авроральной радиотрассе день-ночь. Определены высотные положения существенной для отражения СДВ области во все моменты освещенности радиотрассы. Определены конечные значения эффективной высоты для спокойной и умеренно возмущенной авроральной ионосферы ночью (70 и 7-5 км соответственно).

3. Впервые, при использовании специфического семейства монотонных профилей, введенное в практику автором для решения динамических обратных СДВ-задач [4]. были найдены эффективные профили электронной концентрации Лгг(.г) для максимумов СДВ-возмущений. указанных в пунктах 2.2. 2.3 и 2 5. Для максимумов указанных возмущений получена удовлетвори кчьная близость значений эффективных высот, полученных двумя способами решения обратной С'ДВ-задачи: способом в котором ищется комплексный коэффициент отражения (1-ый способ или "жепресс" анатиз). и способ, в котором ищется Л'с(:) (2-ои способ).

4. Обнаружено новое геофизическое явление, проявляющееся в дли тельных и крупномасштабных высыпаниях так называемых ультра релятивистских электронов, и для него впервые получены следующие результаты.

4.1. Было установлено, что аномальные СДВ-возмущения, впервые зарегистрированные в ПГИ КНЦ РАН, не поддаются анализу в классе эффективных монотонных профи леи электронной концентрации Л', {г). Найдено семейство немонотонных профилей, в нулевом приближении моделирующих появление спорадического "Б-слоя" электрической про-

водимости на высотах 10-40 км. с помощью которого решена обратная СДВ-задача для двух десятков аномальных СДВ-возмущений (для их максимумов и в некоторых случаях для моментов времени из начальной и восстановительной стадий СДВ-возмущений). Утверждается, что причиной этих аномальных возмущений, сопровождающихся появлением спорадического "П-слоя", могут быть только ультрарелятивистские электроны с энергией « 100 МэВ.

4.2. В результате использования двухлучевого анализа (земная вол па и первый дифракционный ионосферный луч) решена обратная СДВ-задача относительно Дг, (г) для так называемых мощных аномальных СДВ-возмущений. Найденный профиль в рамках оценочных вычислений совпал с аналогичным профилем, полученным путем решения обратной СДВ-задачи с помощью метода нормальных волн.

4.3. Оценены временные (десятки минут и часы) и пространственные масштабы (тысяча и тысячи км) высыпания ультрарелятивистских электронов в полярной области. Впервые оценен по широте эффект магнитной отсечки явления высыпания на основе экспериментальных СДВ-данных для авроральной и частично авроральной трасс.

4.4. Обоснована уникальность СДВ-метода применительно к авро-ральным радиотрассам средней протяженности для обнаружения и исследования крупномасштабных явлений высыпания ультрарелятивистских этектронов в среднюю атмосферу.

Научная и практическая значимость

1. Экспериментально показана возможное ть измерения деполяризующего эффекта в переходных (день-ночь) и ночных условиях анизотропной нижней кромки ионосферы (при скользящих углах падения радиоволны на нее) для увеличения числа ''линейно независимых" исходных данных при решении обратных задач СДВ без увеличения числа излучателей и числа точек регистрации СДВ-сигналов. Экспериментально показано, что суточные вариации вторичной компоненты качественно отличны от вариаций основной компоненты электромагнитного поля за счет возбуждения первых двух кваз-ТЕ нормальных волн волн и их существенного вклада в формирование сигнала вторичной компоненты. Увеличение числа ''линейно независимых" исходных данных необходимо для повышения разрешающей способности метода по определению электрических свойств самой нижней части ионосфе-

ры С'ДВ-.методом [1]. Как и ожидалось на основе теоретических расчетов автора [2]. наиболее оптимальными для надежного измерения деполяризующего эффекта получились такие местоположения пунктов регистрации в средней и дальней зонах, в окрестности которых реализуется противофазное сложение первых двух ТА/-нормальных волн. Существующая неопределенно» гь ночных моделей ионосферы для предсказания суточной вариации деполяризующего эффекта в указанных зонах расстояний порождала неопределенность в ожидаемом эффекте Благодаря проведенным экспериментальным измерениям эта неопределенность была снята для использованных радиотрасс, включая авроральную и частично авроральную трассу.

По полученным экспериментальным данным может быть получена оценка для ночи и переходных условии на радиотрассе измерительных ошибок рамочного монохроматического радиопеленгатора, порождаемых эффектом деполяризации. Соизмеримость вторичной компонен ты с основной (из-за анизотропии ионосферы) ночью на двух исследованных в работе радиотрассах означает невозможность пеленгования радиоисточника на данном конкретном расстоянии и на данной рабочей частоте.

Впервые в работе получена чувствительность вторичной компоненты к нослештормовому эффекту (рекурсивное высыпание энергичных электронов из магнитосферы в среднеширотную атмосферу через несколько суток после резкого начала ма1НИТНОЙ бури) и впервые получено эксперименлально в указанных условиях сильнейшее нарушение регулярного противофазного состояния первых двух нормальных ТМ-волн ночью.

2. По экспериментальным данным (ПГИ КНЦ РАН), соответствующим скользящим углам падения радиоволны на ионосферу, найдены врем( нные изменения комплекс ного коэффициента отражения (как шириной функции скользящего угла падения электрома! нитной волны на ионосферу) при всех типах известных регулярных и нерегулярных геофизических возмущении (изменение условии освещенности ото дня к ночи на радиотрассе, высыпание авроратьных электронов, высыпание солнечных протонов (ППШ). внезапное ионосферное возмущение (ВИВ), порождаемое рентгеновской вспышкой на Солнце). Впервые получены результаты, пе содержащие в с ебе количес твенных допущений о начальном состоянии (перед возмущением) ионосферы и

количественную характеристику ионизирующих потоков Существенно интерференционный характер сигналов, принимавшихся в точке наблюдения (г. Апатиты, расстояние до излучателя 885 км), был использован для повышения разрешающей способности в определении значений искомых величин.

Использованный метод анализа может быть в современных условиях (при современном быстродействии ЭВМ) использован в качестве ".■экспресс'' анализа нерегулярных геофизических процессов в средней атмосфере синхронно с другими методами, даюшими оперативную информацию о более высоких слоях ионосферы (метод частичных отра жснип ( > 70 км), метод некогерентного рассеяния волн ( > 80 км)). Также этот метод анализа нерегулярных возмущении рекомендуется для инерционного прогнозирования состояния аврор&тьнык и частично авроральных радиотрасс в интервале исследованных частот (10-16 кГц) для повышения точности расчета СДВ полей в геофизически возмущенных условиях.

3. Поскочьку лучевой метод расчета (специально огрубленный нами для упрощения анализа) СДВ-полпй в во шоводе Земля-ионизованная атмосфера уступает по математической обоснованности методу нормальных волн и поскольку высотное распределение электрической проводимости атмосферы при динамично изменяющем« я источнике ионизации представчяет бо 1ЬШОи практичегкчй интерес для радиофизиков и геофизиков, то был развит второй вариант решения обратной СДВ-задачи Отправным моментов в этом подходе стало специфическое семейство уюнотонных профилен электронной концентрации Л'-С(с), введенное в практику автором, которое оказалось полезным при анализе всех видов известных геофизических возмущений электрических свойств сродней атмосферы. Каждый и > профилей этого семейства содержит четыре параметра, два из которых являются своболными и подлежат определению из минимизации функционала невязки, в который входят измеренные и расчетные данные.

Используя указанное специальное семейство профилей, представля ющее собой область определения функционала-невязки, автор получил А^г(г) (и. следовательно, высотные распределения электрической проводимости при как-то фиксированном профиле частоты столкновений электронов '/с//(г)) для максимумов регулярных и нерегулярных возмущений, исследованных ранее первым способом анализа. По значени-

ям эффективных высот h и h', найденных по обоим способам решения обратной задачи, полупилось расхождение, (ои.эмеримое с погрешностью в этом параметре, порождаемой аппаратурной noi решностью исходных экспериментальных данных.

4. На основе двадцатилетней регистрации СДВ-сш налов на авро-ральной трассе Алдра-Апатиты coi рудником ПГИ КНЦ РАН Беклла-зовым М. И. им и автором обнаружено новое геофизическое явление, не наблюдавшееся ранее традиционными геофизическими средствами Это явление (его статистика за 20 лет представлена в данной работе) проявилось пока только в СДВ диапазоне как возмущения амплитуд и фаз, по интенсивности не уступающие и иногда превосходящие такое явление как ППШ. Длительность его измеряется десятками минут и несколькими часами (самое длительное - 8 часов). В работе показано, что это явление имеет отсечку по магнитной широте (« 60°) и имеет линеиные масштабы в авроральной зоне от одной до нескольких тысяч км.

Решение обратной СДВ-задачи для аномальных возмущений мето дом нормальных волн с использованием семейства монотонных профилей, приводит к вычислительной некорректности. Обращение к немонотонным профилям эффективной электронной концентрации -V, (:). нижняя часть которых в нулевом приближении моделирует спорадический "D-слой'" на высотах 10-40 км, сделало решение задачи корректным. Результаты решения трех обратных задач но амплитудным данным, по фазовым данным и по амплитудным и фазовым данным одновременно получились близкими друч к другу. В публикациях ав-юра исследовано около 20 аномальных СДВ-возмущений указанною типа и в первую очередь так называемые мощные СДВ-возмущения. при которых в точке приема (расстояние 885 км) радиосигналы на трех частотах становились соизмеримы и даже меньше уровня атмосферного шума в амплитудных каналах (эффективная полоса 20 Гц) Такая малость сигнала означает одномодовость распространения и не наблюдавшуюся ранее аномальность затухания первых двух нормаль ных волн. Применительно к лучевому анализу такой ситуации эта ма лость означает почти полную компенсацию (за счег противофазности и аномального ослабления первого ионосферного луча) земной вол ны первым ионосферным лучом, который из за отражения от низкого спорадического '"Б-слоя" проводимости стал, как и земной, дпфрак-

ционным. Эта интерференция суть интерференция нулевого порядка, обязанная своим существованием кривизне приземного волноводного канала Оценочное решение обратной СДВ-задачи г использованием модового и лучевого анализов для мощных аномальных возмущений привело к практически одинаковым немонотонным профилям Мс{г).

Сказанное выше с учетом того, что часть аномальных возмущений имела место при геофизическом ''штиле", означает обнаружение нового геофизического явления.

Геофизический "штиль" при обсуждаемых явлениях однозначно указывает на вторжение в атмосферу ультрарелятивистских электронов, способных при своем торможении на высотах ниже 50 км генерировать рентгеновские и гамма лучи, которые в основном и порождают спорадический "Б-слой" проводимости. Этот механизм возможен, если энергия вторгающихся электронов ~ 100 МэВ.

Из за большой длительности и пространственной масштабности нового явления, представляется актуальным продолжение этих исследований с целью выяснения его вреда для функционирования телекоммуникационных систем в космосе и для человека, работающего в вы-сокоширохной средней атмосфере.

Природа источника высыпающихся ультрарелятивистских электронов остается полностью не выясненнох!. и поэтому необходимо дальнейшее экспериментальное и теоретическое исследование этого явления.

На защиту выносятся следующие основные положения.

Итогом проделанной экспериментально-теоретической работы по исследованию интерференции электромагнитных сверхдлинных волн при изменяющихся геофизических условиях, ттелью которой было определение изменений электрических свойств нижней кромки среднеши-ротной и авроральной ионосфер и верхних слоев полярной атмосферы, являются следующие научные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментального наблюдения суточных вариаций вторичной (аномальной) компоненты СДВ-поля в средне й и дальней зон а г источника, порожденной магнитоактив-ными свойствами нижней кромки ионосферы и определяемой возбуждением первых квази-ТЕ и квази-ТМ нормальных волн для шести географически и геофизически разнесенных ра-

диотрасс. Методика измерений, основанная на минимальности эффекта в полдень, на (ильной суточной завис имости эффекта анизотропии, на отсутствии тикой зависимо! ти у отношения доли основной компоненты, проникающей во вторую магнитную рамку, которая принимает вторичную компоненту, к основной компоненте, принимаемой первой рамкой.

на повышенной (на несколько числовых порядков) узкопотосноети приемного канала для вторичное! компоненты, позволила помимо получения количественных результатов зарегистрировать и идентифицировать (впервые) интерференцию первых двух квази-ТЕ нормальных волн Тем самым доказано, что СДВ измерения указанного типа являются источником дополнительных (''линейно независимых" по отношению к данным по основной компоненте) измерительных данных для более точного решения обратной С'ДВ-задачи в ночных и переходных условиях на радиотрас се.

2. Впервые полученные результаты решения обратной СДВ-задачи но исследованию динамики (изменений во времени) авроральной нижней ионосферы в геофизически спокойных условиях и для всех известных видов ее геофизических возмущений при низкой определенности ее начального состояния и по чьсперилк нтальным данным средней зоны источника, в которой реалмуппен максимальная интенсивность интерференционных явлений.

2.1. Самосогласованный метод решения динамической обратной СДВ-задачи на основе многочастотных СДВ-данных для фиксированной радиотрассы < повышенной многомодовостью. Повышенная многомо-допость радиополя в средней зоне источника использована для повышения точнос ти решения обратной задачи

2.2. Дока зательство достоверности и в некотором смысле единственно« ти полученных решений путем использования близости результатов (в нескольких временных точках конкретного возмущения) по параметру (эффективной высоте), получаемому (с помощью упрощенного метода скачков) при исследовании динамики отражательных свойств переходной области атмосфера-ионосфера и при нахождении эффективных профилей электронной концентрации (обратная СДВ-задача.

использующая метод нормальных волн).

2.3. Семейство специальных монотонных эффективных профилей электронной концентрации, оптимизированное 1 автором диссертации для использования в решениях обратных СДВ-задач рассмотренного типа для полярной области.

2.4. Впервые полученные количественные оценки значений и вариации коэффициентов отражения и эффективных высот как функций времени для всех видов известных геофизических возмущений нижней ионосферы (ППШ. ВИВ, АВ и переход день-ночь) при скользящих углах падения радиовочны на ионосферу (средняя зона источника, в которой интерференционные явления имеют максимум интенсивности).

3. Доказательство существования спорадического "О-слоя" проводимости на высотах 10-40 км при новых типах СДВ-возмущений на авроральных трассах. Результаты сопоставления решения обратной СДВ-задачи приближенным лучевым методом (исследование динамики отражательных свойств) и методом нормальных волн (определение эффективного профиля проводимости для отдель ных моментов времени возмущения) для этого типа возмущений.

3.1. Физическая интерпретация этих возмущений как результат длительных крупномасштабных высыпаний > льтрарслятивиелских 100 МэВ) электронов в срелнюю полярную атмосферу.

3.2. Утверждение об обнаружении нового типа геофизических возмущений радиофизическим СДВ-методом средней авроральнои атмосферы и обоснование уникальности ГДВ-метода по регистрации возмущений этого типа.

3.3. Впервые полученные количественные оценки абсолютных значении коэффициентов отражения и эффективных высот (и те и другие - аномально малые) для указанных геофизических возмущений нового типа в процессе развития возмущений. Отличия в два-три раза значений чодулей коэффициентов отражения этектромзгнитной волны при скользящих углах падения на ионизованную атмосферу в случаях вторжения протонов и в случаях вторжения ультрарелятивистских электронов.

'В юм < мел с чги гущес! ценная "Г,л<ц ;ь для отражения С1 ТВ связанная < каждым из зт их куго'шолом шпых профилей приходится ;п окрестность ТО'ТКИ И 1ЛО\ТЧ профит гтрибтиоил елыто равной эффективной иысоте нллновода с таким профилем

3.4. Впервые полученные профили электрической проводимости средней по лярной атмос феры (с помощью семейства немонотонных профите й эффективной электронной концентрации), в условиях высыпания ультрарелятивистских электронов.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов диссертационной работы определяется следующим:

Испо льзованием строгой теории распространения радиоволн в сферическом волноводном канале Земля-анизотропная или изотропная неоднородная ионосфера и самосогласованным методом решения обратной СДВ-задачи.

Авторская экспериментальная часть работы имела под собой теоретический анализ, защищенный автором в его кандидатской диссертации (1973 г.). Аппаратурная реализация эксперимента была адекватна (достаточно узкополосная) малости измеряемого эффекта. Полученные экспериментальные результаты не противоречили теоретическим оценкам ожидавшегося эффекта.

Достоверностью экспериментальных данных, предоставленных автору сотрудником ПГИ КНЦ РАН Белоглазовым М. И. Технические характеристики использовавшегося измерительного СДВ-комплекса были защищены Белоглазовым М. И. в его кандидатской диссертации (1976 г.) [5].

Непротиворечивостью (взаимодополняемостью) результатов двух способов решения обратной СДВ-задачи при анализе динамики электрических свойств кромки ионосферы для известных геофизических возмущений и качественное соответствие полученных эффектов ожидаемому на основе геофизических методов исследования возмущении. Возможностью установления количественного соответствия между результатами решения динамических обратных задач двумя использованными в работе способами.

Непротиворечивостью (взаимодополняемостью) результатов двух способов решения обратной СДВ-задачи при анализе динамики электрических свойств ионизованной средней атмосферы для нового типа геофизических возмущений, проявившихся в аномально мошных СДВ возмущениях на авроральной трассе. Представительностью статистики этих явлений, зарегистрированных в ПГИ КНП РАН за 20-летний период наблюдений и днем и ночью. Спорадическим появлением в ра-

диационных поясах Земли потоков высокоэнергичных релятивистских электронов (а 1 10 МэВ), ежесуточное наблюдение за которыми на спутниках уже проводится более 10 лет. (Вопрос о происхождении этих потоков электронов в магнитосфере пока остается дискуссионным.) Соответствием между статистикой явления при отечественных наземных измерениях и среднегодовой интенсивностью потоков названных электронов, измеренных на спутниках на стадии спада солнечной активности в 1982-1984 годах.

Личный вклад

Автору принадлежит методика наблюдения эффекта деполяризации при скользящих углах падения волны на ионосферу (при малости эффекта и при неустранимом проникновении сигнала основной компоненты измеряемого поля в измерительный капал вторичной компоненты). Оп являлся организатором и основным исполнителем экспериментальной части работы. Вклад соавторов в публикации указан по тексту диссертации.

Автору принадлежит методика решения динамичной обратной СДВ-задачи в самосогласованном варианте (без допущений о начальном состоянии среды до возмущения) и самосогласованного спос оба оценки ее погрешности. Он является основным исполнителем решения динамичной обратной СДВ задачи и автором текстов всех публикаций, в которых приводятся результаты ее решения. Все соавторы таких публикаций являются учениками автора, выполнявших расчеты. Перечень разделов, написанных автором диссертации, в монографии Ве-тоглазова М И . Рементта Г Ф "Распространение сверхдлинных радиоволн в высоких широтах" (Л., "Наука". 1982.), указан в введении к этой книги. Два обзора этих же авторов (написанных на основе совместных заказных обзорных докладов на XIV и XV Всесоюзных научных конференциях (г. Ленинград. 1984 и г. Алма-Ата. 1987 соответственно)) по распространению радиоволн были написаны совместно

4втор особо обязан Белоглазову М И., предоставившему свои экспериментальные данные в полное исследовательское распоряжение автора. Также автор обязан сотруднику Калининградской обсерватории ИЗМИР АН Лешенко В. С., предоставившему автору свои ДВ экспериментальные данные для сопоставления с СДВ-данными автора в условиях поелештормового эффекта (август-сентябрь 1978 г.).

Апробация работы

В диссертацию включены только те научные результаты и утверждения, которые прошли апробацию в публикациях за прошедшие .30 лет (начиная с X Всесоюзной конференции по распространению радиоволн. г. Иркутск, 1972): в монографии (в соавторстве с Белоглазо-вым М И.), на научных семинарах кафедрьт физики Земли (1995 г.) и кафедры ядерной физики (2001 г ) физического факультета СПб-ГУ, на Апатитских научных семинарах в ПГИ КФ АН СССР и ПГИ КНЦ РАН. на Всесоюзных и Всероссийских конференциях по распространению радиоволн, на Межведомственных семинарах по распространению километровых и более длинных волн, на Региональных конференциях по распространению радиоволн, на 2 х Всероссийских школах конференциях но дифракции и распространению волн, на 4 х международных конференциях "'Проблемы геокосмоса", в нескольких публикациях в международных периодических изданиях. В 1998 г. работа Ролдугина В.. Белоглазова М. и автора была признана одной из лучших работ года по отделению "Океанология, физика атмосферы и география" РАН.

Публикации

По теме диссертации опубликовано более 70 работ из них 5 обзоров. 1 монография. 24 статьи в отечес твенных изданиях, 4 статьи в европейских изданиях Основные из них приведены в автореферате

Структура и объем работы

Диссертация loci от из введения, одной обзорной и грех ориги нальных глав, положений, выносимых на защиту, списка цитируемой штературы из 2G2 наименовании и 5 приложений. Общий объем диссертации - 261 страница, из них 209 - текст. 77 рисунков на 57 стр.. 19 таблиц и 27 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывает« я актуальность темы дисс ертации, приводится ее краткая характеристика.

Глава 1 представляет собой обзор близких к теме радиофизпче< кпх методов исследования нижней ионосферы. На его основе сформулированы две ос новные пели работы, дос тижение которых предполагаю

экспериментальную и теоретическую реализации. Общая направленное ть этих реализаций - поиск путей повышения разрешающей с по-собности СДВ-метода по исследованию нижней кромки ночной ионосферы и динамично изменяющихся электрических свойств средней атмосферы под воздействием геофизических факторов. Общую особенность этих двух реализаций составляет существенно интерференционный характер регистрируемых радиополей и извлечение физических следствий из относительных изменений сигналов при невозможности (по техническим причинам, от автора независящим) достоверного измерения абсолютных значений электромагнитных полей в точках приема сигналов от радиомаяков.

Целью обзора была необходимость еще раз показать (в дополнение к 5 обзорам автора (2 из них в соавторстве с Белоглазовым М. И.)), что СДВ-метод физического анализа самой нижней части ионосферы и средней атмосферы за последние 20 лет остался конкурентоспособным методом по сравнению с другими методами. Второй целью обзо ра была необходимость показать, что обратная СДВ-задача. успешно примененная другими авторами к стационарным (полдень, полночь на радиотрассе), к регулярно изменяющимся условиям (зависимость от зенитного угла Солнца или сезонная зависимость) на радиотрассе и к динамично изменяющимся условиям на коротких радиотрассах (на которых от интерференционных эффектов можно избавиться техническими средствами), никем не решалась в полярной области по экспериментальным данным, которые характеризуются максимальной интерференционной изменчивостью (средняя зона источника) и геофизической однородностью (радиотрасса была целиком расположена в авроральной зоне).

Глава 2 посвящена экспериментальному исследованию интерференционных явлений основной и вторичной компонент радиосигналов в средней и дальней зонах источника с целью, доказать, что измерения вторичной компоненты, традиционно измерявшейся подавляющим большинством авторов в ближней зоне (при крутом падении волны на ионосферу), в дальних зонах являются существенным дополнительным источником экспериментальной информации ночью и в переходных условиях (день-ночь) для более точного решения обратных СДВ задач по определению электрических свойств самой нижней части ионосфе-

ры.

Укачанные измерения вторичной компоненты в средней и дальней зонах (при скользящих углах падения волны на ионосферу) были сопряжены со следующими трудностями. В дневных полуденных условиях. как следовало из теоретических расчетов автора, вторичная компонента составляет (1-3) % от основной компоненты, поэтому соответствующий приемный канал регистрации дотжен иметь запас в значении отношения сигнал/шум на два числовых порядка выше, чем в канаае для основной компоненты. Это требование выполнялось в представленных автором результатах в большей или меньшей степени (в зависимости от того в полевых или стационарных условиях проводились измерения) с использованием узкополосных специальных приемников с полосой 1-3 Гц (в Петропавловсе-Камчатском) и 150-200 Гп в Апатитах, синхронного детектирования для регистрации фаз сигналов с кварцевым стандартом в качестве опорного сигнала (в Пстропавловеке-Камчалском). синхронного детектирования для регистрации амплитуды и разности фаз между основной и вторичной компонентами с использованием сигнала основной компоненты в качестве опорного (в Волоховом Яре под Харьковом, на территории Калининградской обсерватории) и синхронного детектирования для регистрации амплитуд и фаз в каналах основной и вторичной компонент с использованием в качес 1ве опорного сигнала от высокостабильного стандарт частоты (в Ченинграде).

Вторая трудное ть обсуждаемых измерений связана с проникновением малой доли основной компоненты в канат для вторичной компоненты из за переизлучения электромагнитного поля основной компоненты местными (по отношению к приемным магнитным рамкам) предметами. Это обстоятельс гво делает невозможным абс олютные измерения вторичной компоненты днем в средней и дальней зонах. Однако суточная зависимость деполяризующего эффекта (возрастание почти на числовой порядок при переходе ото дня к ночи), которая была изучена автором в его диссертации (1972 г.), и полная независимость эффекта переизлучения местными предметами от времени суток, позволили автору использовать его методику по суточной регистрации относительных (по отношению к основной компоненте) из менений вторичной компоненты. Суть методики заключается в установке в полуденные часы, когда эффект деполяризации минимален.

второй приемной магнитной рамки в положение, при ко юром ( нее снимается минимальная эдс (при этом одновременно измеряется доля этой эдс по сравнению с эдс. когда эта же рамка расположена в плоскости распространения и принимает основную компоненту), с после дующей непрерывной регистрацией отношения амплитуд монохроматических сигналов, принимаемых на две скрещенные рамки, и их фаз Если при смене условий освещенности на радиотрас се значимого эффект?) деполяризации не возникает, то отношение сигналов с рамок остает ся постоянным независимо от многомодовости (отношение амплитуд - константа и разность фаз - константа). В противном случае должны наблюдаться вариации, превышающие аппаратурные погрешности. Интерференционный характер изменении есть ис точник информации для экспериментальной оценки и в некоторых благоприятных случаях измерения (по отношению к основной компоненте) вторичной компоненты.

Представленные во 2-ом - 7-ом параграфах результаты обсуждаемой главы дис сертации относятся к б-ти различным в географическом и геофизическом смыслах радио трассам. Последние перекрывают интервал расстояний от 885 км до 5400 км и рабочие частоты от 12,1 кГц до 18,6 кГц.

Первой радиотрассой, на которой впервые был получен ожидавшийся эффект, была трасса через Тихий океан протяженностью 5400 км и рабочей частотой 18,6 кГц. Максимальная вариация отношения амплитуд составила 2 числовых порядка и максимальная разность фаз достигла 200".

Две дальние трассы Япония Камчатка (протяженность 2400 км. ра бочая частота 17,4 кГц) и Англия-Харьковская область (протяженность 2600 км, рабочая частота 16 кГц) окапались оптимальными для измерения вторичной компоненты ночью. Благодаря противофазной интерференции первых двух вертикально поляризованных нормаль ных волн (квази-ТЛ/о и квазпТЛ/У) и приблизительно синфазному сложению первых двух горизонтально поляризованных нормальных волн (квази-ГЕ1! и квази-ГЕ'г) эффект переизлучения основной компоненты во вторую рамку получился пренебрежимо малым. Тем самым впервые было получено экспериментально интерференционное проявление ТЕ\ и ТЕ'/ нормальных волн ночью и в переходных условиях.

Дальняя трасса Англия-Ленинград (протяженность 2100 км и ра-

бочая частота 16 кГц) обогатила исследования тонкой структурой интерференции в часы восхода. Временной период интерференции, получившийся в два раза меньше периода интерференции 'ГМц- и ТМ\-нормальных волн, однозначно указывает на определяющую роль 7'ЕУ нормальнной волны в этом явлении. Для дневных часов иногда получалось несколько интерференционных неглубоких, но симметричных относительно полдня осцилляции, которые могут быть объяснены только аномально малым затуханием ГЕз-нормальной во лны для конкретных суток.

В полярной области для радиотрассы Алдра-Апатиты (расстояние 885 км, рабочая частота 16,4 кГц) амплитудные измерения, несмотря на относительное низкое значение отношения сигнал/шум и большую изменчивость сигнала со второй рамки, после получасовых усреднений и усреднений по нескольким суткам тоже дали ожидаемый эффект (существенно превышающий погрешность измерений).

Последняя геофизически неоднородная трасса с ее северным концом в Норвегии (трасса Алдра-Калининград. протяженность 1400 км, рабочая частота 12,1 кГц) проявила количественные изменения суточных вариации вторичной компоненты при переходе состояния ионосферы в точке излучения от полярного лета к ночному состоянию.

Глава 3 посвящена исследованию динамики электрических свойств самой нижней части полярной ионосферы при всех видах известных геофизических возмущений (высыпание в полярную атмосферу ав-роральных электронов, высыпание в атмосферу солнечных протонов (П11Ш). рентгеновские вспышки на Солнце (ВИВ), регулярные изменения освещенности на радиотрассе день-ночь). В качестве метода анализа взято решение обратной СДВ-задачи по экспериментальным данным для нескольких относительно близких частот л фиксированной авроральной радиотрассы. Использованы два способа решения этой задачи: первый огрубленный способ, основанный на лучевом описании регистрируемых полей, позволил автору впервые выполнить (в 80-ых годах) приближенный "экспресс" анализ изменений отражательных свойств нижней кромки ионосферы под действием всех указанных изменяющихся ионизирующих геофизических факторов. Последующий более строгий численный анализ тех же самых возмущений методом нормальных волн (для некоторых выборочных моментов воз-

мущений) позволит найти эффективные профили электронной концентрации (и. следовательно, профили электрической проводимости при фиксированном профиле эффективной частоты столкновений электронов с другими частицами атмосферы) для возмущенных состояний средней атмосферы Сравнение численных результатов, потгченных обоими способами, позволило оценить погрешность "экспресс1' анализа. которая оказалась соизмеримой с погрешностью, порождаемой аппаратурной погрешностью в найденных параметрах.

Идея самосогласованного решения обратной СДВ-залачи. предложенная и реализованная автором, заключается в следующем

\нализ начинается с того, что делается допущение о том. что электрические свойства динамично изменяющейся нижней ионосферы при скользящих углах падения волны и в средней зоне источника можно характеризовать двумя параметрами, начальные значения которых являются неизвестными, и их поведение во времени при геофизическом возмущении требуется найти. В части главы, в которой используется лучевой метод, в качестве таких параметров выбраны эффективная высота волновода земля-ионосфера и модуль коэффициента отраже ния одного из двух учитываемых ионосферных лучен. Под эффективной высотой понимается условная верхняя граница, относительно ко торой аргумент коэффициента отражения радиоволны на средней рабочей час юге равен 7Г при ско 1ьзящих углах падения волны. Опираясь на ограбленное авюром аналитическое выражение функции ослабления как функции от этих двух параметров (огрубление происходит при переходе в выражении для функции ослабления в форме суммы земного луча и двух ионосферных лучей (12 параметров) к выражению зависящему только от двух параметров) и ограничиваясь линейными членами разложения функции ослабления по этим параметрам, приходим к системе чиненных ачгебраичес ких уравнений (3 5) (коэффициенты которой находятся численно) для вычисления приращений двух параметров по известным приращениям экс периментатьно измеряемым амплитудам и фазам на нескольких частотах для заданного достаточно малого (для правомерности использования линейных разложении) интервала времени.

Изменения за малый интервал времени (£т = /о + , трех амплитуд Л, и двух временных задержек тп = ~ фг- ти = рд — (г де о, в мк<) дают возможность составить пять линейных уравнений

2 для определения двух приращений АЬп и Д./?„(у2)):

АА,/А, = &Вп(ди>г/с)В)/шг 4 ЛЬпфш^дЩ/и],, » = 1.2,3:

Дг12 = Д/?„ дпз/ЗЯ + ДЬпдти!дЬ,

Дг;!2 = ДЛГ( 0г32/0Я + АКдтм/дЬ. (3.5)

В этой системе уравнений слева стоят экспериментально наблюдаемые приращения за справа - теоретически вычисленные значения моду 1я функции ослабления \№г(Ьп. /?„)| = временных задержек ти(Ьп. /?„) и частных производных по Ь и по В от них. где

гп

Ът /¡(¿ш) = />0 + £

п=1

(3.6)

т

1?т = Лит) = Я0+£ЛД„,

п-1

и суммирование по г/ есть суммирование приращений Д/?„ и ДЛ„ за гп временных интервалов, на которые разбито время наблюдения от t(\ до момента tm. Таким образом, коэффициенты уравнений системы (3.5) зависят от неизвестных начальных значений Ьа и Во- Очевидно, что при достаточно матом временном шаге Atl¡ много меньше

характерного времени изменения СДВ-величины: в нашем случае он был равен 100 с и соизмерим с пос тоянной времени переходных процессов в фаюпых каналах) \ ч<'т линейных членов разложения в ряд анализируемых величин по Д/г„ и ДП„ ("3.5) является достаточным.

Избыточность систсмы уравнении (3.3) используется (в вычислительном алгоритме) для снятия неоднозначности решения задачи из-за существенно интерференционного характера принимаемого поля и для повышения разрешающей способности метода благодаря интерференции 2-ого ионосферного луча относительно суммы первых двух лучей.

В функционал-невязку входят разности между измеренными функциями времени и вычисленными по указанной схеме. Функционал минимизируется по начальным значениям двух параметров. Начальный

2Вмссто трг-х фат сигналов игпольловал И'>, л во яр' мгчшьк- ча.т'рж к и г,-,, г — 1 3 в тех случаях когда фазы гигнашн реги< срировались 01Н0(.ителыю опорного < игналч от кварцевого стандарта чагтоты 'до 19Я2 I ) ( ш дос I пточной с таби )ьностио

момент произволен по отношению к исследуемому возмущению, в частности он может быть концом геофизического возмущения (в таком случае численный анализ проводится в отрицательном направлении времени) или одной из промежуточных точек возмущения. Сравнение временных функций, полученных разными вариантами "прогонки", дало оценку точности анализа, определяемой как iioi решноетью измерений, включающей в себя отношения сигнал/шум как функции времени, так и приближенностью теоретических формул и их огрублением. Точность анализа в указанном смысле составила 1 3 км.

Но трехчастотным относительным вариациям С'ДВ-сигналов (10-16 кГц), зарегистрированным в средней зоне источника, определена эффективная высота и модули коэффициентов отражения первых двух ионосферных лучей от "спокойной" авроральной ионосферы во время спокойных условий и во все моменты времени нескольких аврораль-ных возмущений (АВ). Для двух умеренных авроральных возмущении (вариация риомстрических данных В в г. Апатиты на частоте 40 МГц составляла 0.8 - 1.7 дБ) максимальное уменьшение эффективной высоты h получилось равным 3 -г 4 км, а для сильных АВ (В — 2,6 дБ) 7 4- 12 км. Изменения модуля коэффициента отражения 2-ого ионосферного луча при АВ нерегулярны по величине и по знаку и составили 0.1 -г 0.3. Этот же анализ показал, что нижняя часть невозмущенной авроральной ионосферы опущена относительно нижней части невозмущенной ионосферы в средних широтах на 4 -j- 9 км.

При анализе СДВ-данных, соответствующих изменениям условии освещенности ото дня к ночи epajy посте окончания полярного лета, было сохранено допущение об однородности вдоль трассы cboxíctb модельного эффективного волновода в каждый момент времени. Из месячного интервала наблюдений бы ли иск лючены из рассмотрения сутки, когда имело место высыпание протонов Данные для сставгаихся восемнадцати суток наблюдений распались на двл подгруппы, отли чающиеся качественно разными вариациями амплитуды сигнала на частоте 13.6 кГц. а именно: монотонным нарастанием амплитуды при затемнении нижней ионосферы (возмущенное состояние ионосферы) в первом случае и спадом амплитудных значении после начального ро ста (невозмутценнос состояние ночной ионосферы) во втором случае. Получающийся "горб" во втором случае соответствует синфазному состоянию 2-ого ионосферного луча с суммой двух первых лучей. Ана-

таз данных обсуждаемым тучевым методом для этих двух подгрупп СДВ-вариации показал следующее. Перед заходом Солнца в августе-сентябре эффективная высота волновода равнялась h = 65.5 ±1.4 км при \ — 88° и принимала максимальное значение ночью hm = 76.5 ± 2 км дня второй подгруппы вариаций (невозмуптенньте состояния радиотрассы), то есть высота авроральной ночной ионосферы в спокойных условиях на 5 км ниже, чем для ереднеширотнои ионосферы. Для первой подгруппы вариации (возмущенные состояния трассы) значение ночной эффективной высоты получилось hm = 71, 5 ± 1.5 км и значение предзакатной эффективной высоты было равно h0 = 65.3 ±1.8 км. Таким образом в умеренно возмущенных геофизических условиях (вариация магнитной компоненты Щ поля Земли не превышала 10 нТл, и аномальное поглощение космического радиошума В на 40 МГц не превышало 1 дБ) эффективная высота ночного аврорального СДВ-волновода на 5 км меньше, чем в спокойных условиях, и на 10 км меньше, чем в среднеширотных условиях.

Анализ лучевым методом СДВ-вариаций, порожденных высыпанием протонов, выполнен для двух событий 16 февраля 1984 г и 29 сентября 1989 I. Отличительной особенностью этого типа геофизического возмущения оказалась неизменность моду ля коэффициента отражения волны от изменяющейся ионосферы (i?(î,''i) = 0.63 -f- 0.73 для первого ионосферного лугча). Максимальное опускание эффективной высоты составило 44 f 48 км в феврале 1984 г. и 49 -f 52 км в сентябре 1989 г Заход Солнца на радиотрассе в условиях ППШ привел к увеличению эффективной высоты на « 6 км (с 47 км до 53).

Высыпанию протонов 29 сентября 1989 г. предшествовала (на «1.2 часа) рентгеновская вспышка на Солнце, анализ СДВ-данных для которой дал максимальное опускание эффективной высоты до 51 -г 52 км. Размах нерегулярной осцилляции модуля коэффициента отражения 1-ого ионосферного луча при этом составил 0,15.

Для проанализированных случаев геофизических возмущений проведено сравнение исходных СДВ-вариаций с расчетными, которые соответствуют двум изменяющимся параметрам />(/) и R{t), обеспечивающим минимальное значение функционалу-невязке. Отличия по фазе сигналов расчетных значений от экспериментальных на трех рабочих частотах (10 - 14 кГц) варьировалось от одной до нескольких мке при аппаратурной jjoi решности в 0,5 -г 1 мкс.

Представленные выше результаты решения обратной СДВ-задачи

1-ым способом данной работы ("экспресс"' анализ) не могут рассматриваться как окончательные, пока не выполнена оценка точности самого метода разложения по "лучам" и самое главное весьма серьезных огрублений автором формул трехлучевого описания радиополя в точке приема (эти огрубления позволили свести обратную задачу к отысканию всего двух параметров вместо 12 в исходном трехлучевом описании). По этой причине для всех видов возмущений кроме апро-ральных выполнен повторный анализ решением обратной СДВ-задачи

2-ым способом, основанном на строгом решении прямой СДВ-задачи методом нормальных волн.

Во втором способе ищутся путем минимизации функционала невязки два параметра в и zq. фиксирующих профиль эффективной электронной концентрации Л7, (г) с одной точкой излома на высоте из следующего семейства кусочноломанных функций 1п N, (~) с двумя точками излома на высотах zo и z¡, если потребовать zq = z-¡:

Ne(z)=A(z0)exp(b(zL ~ z0))exp(i3(z - г,)), г < zi;

Nr(z)=A(zo) exp(b{z - z0)), z, < z < z0; (3.10)

Nc(z)=A(z0) exp((0.407 + 0.134^° 581 )(z - z0)), г > z0:

iq 2(1 _ 40

-4(¿o)=80(l + ~) exp(b(z0 - 58)),

где A(2o) * количество электронов в 1 см3.

Из 4-ех параметров, необходимых для фиксации профиля из такого семейства, два выбраны автором на основе литературных данных, а два других являются искомыми. Различия в градиентах верхней и нижней частей профиля приближенно определяют такой механизм отражения электромагнитной волны от слоя проводимости с таким профилем, при котором фаза волны определяется в основном высотным положением (то есть значением Zq) верхней части профиля с фиксированным градиентом, а нижний искомый градиент i в основном влияет на затухание нормальных волн.

Следующий профиль эффективной частоты столкновений электронов с другргми частицами атмосферы ve¡f(z)

víff{z) = 8,7 • 106 • exp(b(z - 70км)) (3.9)

(где Ь — —0,11 км-1 инкремент атмосферного давления) однозначно фикс иру ет профиль электричес кой проводимости ионизованной атмо сферы.

В функционал-невязку, из которого находятся посредством его минимизации два параметра ¿о и /? для фиксированного момента СДВ возмущения, входят разности между экспериментальными значениями приращений измеренных величин за временной интервал от спокойных геофизических условий до максимума возмущения и расчетными значениями зтих же величин при как-то фиксированном А'г(г) для состояния, предшествовавшего возмущению. Найденному "возмущенному" профилю с опое [авляегся с помощью численного интегрирования уравнения Рикатти эффективная высота к' эффективного волновода, которая по определению (в случае плоской геометрии для проводящего с лоя) совпадает с эффективной выс отой Ь эффективного волновода, использовавшейся в 1-ом подходе.

Нижеследующее табличное сопоставление результатов решения обратных СДВ-задач двумя способами дает оценку достоверности результатов. полученных по первому способу, и одновременно указывает на удачный выбор в этих конкретных случаях профилей для невоз-

мущенного состояния дневной авроральной ионосферы.

Таблица 3.8: Значения двух параметров монотонных профилей Л*е(~) как результат решения обратной СДВ-задачи для радиотрассы Алдра-Апатиты для различных ее геофизических состояний

^ 1 ('покойная ('покойная ШИН от 1111111 от ВИВ от

1 ночь, //Г, = 0 ночь. Я,, ф 0 16.11 1984 г. 20.IX 1089 г.

1'1 1 полночь полночь 10.00 15.00 12.00

20 77 - 2 77 Ц- 2 12 т 1 44 2 48 т 1

а- /г', км

6 I 04 04 0 5^04 02^02 о 1 т о Л 0 1 =Р 0 1

1 /км

Ъ. км 76 и 2 - 44 -=- 45 46 -г 52 51 -г- 52

Ло, км | 65 ±2 - 64 ч- 66 61 -4- 63 61 -г 63

Интервалы значений эффективной высоты Л о до возмущения, полученные минимизацией функционала невязки по Л о и /?о при анализе в положительном направлении времени и по /?,„ и Рт при анализе в обратном направлении, даны в трех последних столбцах таблицы. В

первом столбце результатов приведено среднее по десяти геофизически спокойным суткам начальное значение йо

Последний раздел излагаемой главы диссертации П01 вящен вопросу о количественной связи между' двумя вариантами решения обратной двухпараметрической задачи (|/?(?'',)| и Ь с одной стороны и ~о и с другой стороны). В первом подходе эффективная высота Ь опре деляется как высота эффективного полого волновода, относительно которой коэффициент отражения на средней рабочей частоте отрицателен. Во втором подходе также какому-то моменту геофизического возмущения, для которого найден эффективный профиль Аг, (молено сопоставить аналогичну ю эффективную высоту /)' приземного од нородного регулярного волновода, при которой поверхнос тньтй импеданс вешественен на верхней условной границр воздух-ионизованный слой. Согласно формуле Френеля, устанавливающей взаимосвязь между комплексным коэффициентом отражения плоской электромагнитной волны от условной границы с приведенным поверхностным импедансом электромагнитной волны на этой границе, оба определения эффективной высоты приблизите 1ьно (с точностью замены сферичес кой геометрии задачи на плоскую на высоте ионосферы} эквивалентны. Так как по определению семейство профилей (3.9) обладает свойством, что для каждого из них 29 ~ Ь' и по определению Ь « 1>', то поэтому задача установления соответствия между двумя парами указанных выше параметров сводится к задаче установления с оответстиия меж-дуг значением )/?(?/',) | при 7 = 1 или / = 2 и инкрементом нижнеи части /3 эффективного профиля Эта задача решается численно.

Глава 4 посвящена доказательству : ушегтвования длительных (от десятков минут до нескольких часов) и крупномасштабных (одна тысяча и более км) высыпаний сверхэнергичных (ультрарелятивистских) электронов, вызывающих ионизацию средней атмосферы существенно ниже, чем при высыпании протонов и явлениях ВИВ, и порождающих в некоторых случаях (через тормозной рентген и гамма лучи) спора-дичее кий "Б-слой" проводимости на высотах 10-40 км. Эти высыпания часто происходили на фоне геофизического "штиля".

Проявления названного явления впервые были зарегистрированы в СДВ-диапазоне в ПГИ КНЦ РАН сотрудником этого института Бе-логлазовым М. И. Он любезно предоставил нам С'ДВ-данные за 20

лет почти непрерывной регистрации (1974 - 1992) на авроральной и частично авроральной радиотрассах для их теоретического анализа. В обсуждаемой главе приводится морфология названных новых аномальных возмущений, включая их статистику, и на ее основе вводится классификация зтих возмущений на мощные, сильные, умеренные и слабые. Последние, будучи соизмеримыми с аппаратурными погрешностями. не могут быть использованы для количественного анализа. Мощные возмущения представляют первоочередной научный интерес, так как они являются рекордсменами среди всех когда либо опубликованных СДВ-возмущений на радиотрассе средней протяженности. Для них характерна потеря надежной радиосвязи на всех трех рабочих частотах (10 - 14 кГц) при полосе канала (амплитудного) в 20 Гц. начиная с расстояния ~ 850 км.

Для всех обсуждаемых аномальных СДВ-во.змущсшш характерно качественное подобие амплитудных и фазовых вариаций на всех трех рабочих частотах, что однозначно указывает на такое аномальное затухание радиоволны, при котором вклад второго ионосферного луча в принимаемое поле на расстоянии 885 км пренебрежимо мал. Указан ный признак был тем самым признаком, с помощью которого из массива данных за 20 лет было отобрано около 400 возмущений и из них около 40 ночных. Эта качественная особенность делает СДВ-метод уникальным при регистрации обсуждаемых аномальных возмущении, так как при всех других (рассмотренных в предыдущих главах) возмущениях вклад 2-ого ионосферного луча является соизмеримым (но меньшим) с вкладом в суммарное поле 1-ого ионосферного луча, и разнос по частоте (и 1.5 кГц) соседних частот из трех рабочих на указанном расстоянии (средняя зона источника) исключает подобие в изменениях амплитуд (между собой) и фаз.

Первые результаты "экспресс'' анализа нескольких аномальных СДВ-возмущении (сильных) указали на аномально низкие значения эффективной высоты h ~ 40 и 50 км и аномально низкие значения |/?(t'ji)| « 0,3 и 0,4 км для двух возмущении от 15 сентября 1982 г. в 13 UT и 29 сентября 1989 г. в 07.30 UT. Последнее возмущение длилось 6 ча сов, началось за 7 часов до широко известных геофизических событии и не было зарегистрировано ни одной геофизической обсерваторией. Такой же анализ 4-х других сильных возмущении был интересен гем, что в одном случае высыпание релятивистских электронов происходи-

то (около одного чага) на фоне почти постоянного потока высыпающихся электронов 22 октября 1989 г.. а в другом проявлением рентгеновской вспышки на Солнце (около 5 мин.) на фоне высыпающихся релятивистских электронов 23 октября 1985 в 10.30 Т7Г. Во всех случаях значения модуля коэффициента отражения для первого ионосферного луча в максимуме возмущения были аномально малы (несколько десятых долей). Таким образом аномально малые значения коэффициента отражения первого ионосферного луча является отличительным признаком от случаев вторжения протонов, когда модуль коэффициента отражения (при неизменной методике анализа) оставался постоянным.

При переходе ко 2-ому способу анализа с помошью семейства монотонных профилей электронной концентрации (3.9) ^zo = 3 > 0) обнаружилась невозможность его реализации из-за вычислительной некорректности. Амплитудные данные и фазовые данные (на трех частотах) "требовали" для себя разные эффективные профили электронной концентрации, отличающиеся друг от друга по параметру г0 (и, следовательно, по Ь) на 20 км. Эту противоречивость во всех случаях аномальных СДВ-возмущений удалось снять отказом от монотонных профилей и переходом в семейство немонотонных профилей (3.9), которое таковым является при га > ^ и в < 0. Такие немонотонные профили являются наипростейшей аппроксимацией к ситуации, когда моде ш|н е хгя воздеш х вие на атмосферу дву х синхронных источников ионизации: хьтрарелятивистскими электронами и создаваемыми ими тормслным рентгеновским и гамма излучениями.

В классе указанных немонотонных профилей эффективной электронной концентрации были исследованы все мощные СДВ-возмулцения (15 шт.) как для максимумов возмущений так и для промежуточных моментов времени на стадиях развития и вое становления возмущений, и для них получились эффективные высоты Ь' из интервала 30 - 50 км. Уменьшение эффективной высоты волновода в 2 раза (до -30 км) означает появление спорадического "Б-слоя" проводимости, при котором 1-ыи ионосферный луч для данной радиотрассы становится дифракционным и понятие френелевского коэффициента отражения для него не имеет смысла.

Вычисление 1 ого ионосферного дифракционного луча с помощью контурного интеграла на комплексной плоскости спектрального параметра позволи ло проинтерпретировать исчезновение амплитуд сигна

лов под атмосферный шум в каналах для трех частот (полоса 20 Гц) как противофазную интерференцию земной волны и равного ей по амплитуде первого ионосферного луча. При этом профиль электронной концентрации Лг, (~) присуг< тзующий в подынтегральном выражении контурного интеграла и находимый из требования взаимной компенсации земного луча первым ионосферным дифракционным лучом получился совпадающим с оценочным профилем, который был найден при решении обратной СДВ-задачи 2-ым способом, то есть ( использованием метода нормальных both. Вторым же способом уточнены значения эффективных высот Ь. полученные с помощью ''экспресс" анализа, о которых шла речь в начале главы.

Цитированная литература

1. Backus G.. Gilbert F. Uniqueness in the inversion of inaccurate gross Earth data. // Phil. Trans. Roy. Soc., London. 1970. Vol. 266. A. 1179. P. 123.

2. Ременец Г. Ф. Особенности распространения сверхдлинных волн в анизотропном канале Земля-ионосфера. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических паук. Научный руководитель - доктор физика-математических наук, профессор Г. И. Макаров. Ленинград. 1972.

-3. Ременец Г. Ф.. Белоглазов М. И. Отражательные свойства нижней полярной ионосферы, особенности возбуждения и распространения СДВ в высоких широтах (Обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28. № 12. С. 1491 1504.

4. Remenets G. F. Unique ground VLF monitoring of relativistic electron precipitations. Iir "Problems of Geospace". Eds. M. I. Pudovkin В P Besser, W Riedlei and A. M. Lvatskaya - Austria. Vienna- Austrian Academy Sei. Piess, 1997. P. 273-278.

5. Белоглазов M. И.. Ременец Г Ф. Распространение сверхдлинных радиоволн в высоких широтах. - Л.: Наука, 1982 240 с.

Основные публикации по теме диссертации

Литература к Введению и 1-ой главе

1. Белоглазов М. И., Ременец Г. Ф. Нижняя ионосфера высоких широт и возможности диагностики условии распространения СДВ (Обзор) // Геомагнетизм и алроном. 1990. Т. 30. № 5. С. 705-718.

2 Ременец Г. Ф. Исследование ионизации средней атмосферы высоких широт высоко энергичными релятивистскими и ультраре ля тивист-(кими электронами по СДВ экспериментальным данным // Вестник С -Петербург, ун-та. Серия 4. 2001. Вып. 3 (Лго 20). С. 23-38.

3. Ременец Г. Ф Уникальность СДВ-м»тода по наземной регистрации аномальной электрической проводимости высокоширотной атмосферы на высотах 23-50 км и наземному обнаружению высыпаний ультрарелятивистских электронов. В кн ■ XIX Всероссийская научная конференция "Распространение радиоплн". Тезисы докл. Казань, 1999. С. 393-394.

Литература ьо 2 -OXL 8/7СШС

4. Ременец Г. Ф. Особенности распространения сверхдлинных волн в анизотропном полноводном канале Земля ионосфера (Обзор). В кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Вып 13. Ленинград. 1974. С. 3-50.

5. Ременец Г. Ф. О некоторых особенностях распространения сверхдлинных волн ночью. В кн.: X Всесоюзная конференция но распространению радиоволн. Тез. докл. Секция 1. - М.: Налка. 1972. С. 178-182.

6. Ременец Г Ф.. Хованская Н С Коэффициенты отражения и функции ослабления для нескольких ночных моделей волноводного канала Земля - неоднородная анизотропная ионосфера. В кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Вып 13 - Т.: Г1ГУ. 1974. С 50-76.

7. Ременец Г. Ф.. Леонов В. И. Фи шчес кая интерпретация суточного хода ТМ- и ТЕ-компонент СДВ-поля в дальней зоне // Изв вузов. Радиофизика, 1973. Т. 16. № 2 С. 181-187.

8 Ременец Г Ф. Характеристики распространения нормальных волн для нескольких моделей ночных приземных волноводов // Геомагне тизм и аэрономия. 1973. Т. 13. № 5. С. 857-865.

9. Леонов В. И.. Ременец Г. Ф. Регистрация горизонтальной поля ризапии СДВ полей в дальней зоне и свойства нижней ионосферы В кн.: Физика ионосферы. - М.: Наука, 1976. С. 36-37.

10. Ременец Г. Ф., Леонов В. И. Анализ суточных вариаций основной и вторичной компонент СДВ поля станции NDT в Петропавловске Камчатском // Проблемы дифракции и распространения воли. Вып. 16. - Л.: ЛГУ. 1978. С. 194-20

11. Белоглазов М. И.. Ременец Г. Ф. Экспериментальная оиенка су точных вариаций вторичной компоненты СДВ с игналя на аврораль

РОС НАЦИОНАЛЬНА*,'

. библиотека } спи«ит J о» ю> w \

—— I ,штм*

ной трассе - В кн.: Физика полярной ионосферы. - "I.: Наука. 1982. С 110-119.

12 Ременец Г. Ф., Лещенко В. С. Двухнедельное во?мущение oipa-жательных свойств ннжнех! ионосферы после начала сильной магнитной бури 27 августа 1978 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1983. Т. 23 № 6. С. 935-939.

13 Осадчий А. Ф., Ременец Г Ф. Новые интерференционные С'ДВ-явления на восходе. В кн.: XIII Всесоюзная конференция по распро странению радиоволн, Горький, июнь 1981 г. Часть 2. М.: Наука, 1981. С. 294-296.

Литература к 3-ей главе

14. Гемснец Г. Ф., Белоглазов М. И. О динамике нижней ионосферы во время авроральных возмущений по СДВ-данным // Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22. № 2. С. 205-210.

15. Ременец Г. Ф., Белоглазов М. II., Тамкуп Л. Г. Модифицированный метод анализа СДВ-аномалий и динамика нижней кромки ионосферы во время ППШ // Геомагнетизм и аэрономия 1989. Т. 29. № 1. С. 45-50.

16. Ременец Г.Ф., Белоглазов М.И. Предварительный анализ динамики отражалельных свойств нижней ионосферы на заходе Солнца для авроральной храссы (по СДВ данным) // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25. № 1. С. 69-72

17. Remenets G. F.. Beloglazov VI. I Dynamics of an auroral low ionospheric fringe at geophysical disturbances on 29 September 1989 // Planet. Space Sci. 1992. Vol. 40. P. 1101-1108

18. Ременец Г. Ф Динамика нижней кромки ионосферы во время геофизических возмущений 29 сентября 1989 г. // Проблемы дифракции и распространения волн Вып. 26 - СПб.: Изд-во СПбГУ. 1994 С. 80-102.

19. Remenets G. F. Unique ground VLF monitoring of relativistic electron precipitations. In: "Problems of Geospace", Eds. M. I. Pudovkin, B. P. Bcsser, W. Riedler and A. M. Lyatskaya - Austria. Vienna: Austrian Academy Sci. Press, 1997. P. 273-278.

20. Ременец Г. Ф. Двухпараметрическая модель профиля электрон ной концентрации, используемая для анализа высокоширотных СДВ возмущений. В кн.: Распространение километровых и более длинных радиоволн. Тезис ы докладов XVI межведомственного семинара. - Омск.

1990. С. 41-43.

21. Ременец Г. Ф Немонотонность профиля электронной концентрации нижней авроральной ионосферы в случае вторжения релятивистских электронов 15 сентября 1982 г. // Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 26 - СПб.- Пзд-во СПбГУ, 1994. С. 35-43.

Литература к ^-огё рлаве

22. Remenets G. F., Bondarenko V V. The numerical analysis of the ionized atmosphere in the cases of VLF powerful disturbances. Part II // Физика авроральных явлений XXV ежегодный Апатитскии семинар. 26 февраля-1 марта 2002 г. Тезисы докладов. Препринт Полярного геофиз. инст.: ПГИ 02-01-111. - Апатиты, 2002. С. 66-67.

23. Ременец Г. Ф. Аномальные явления высокоширотных высыпаний ультрарелятивистских электронов. В кн.: Активные процессы на Солнце и звездах. Тезисы конференции стран СНГ и Прибалтики. С.Петербург, 1-6 июля 2002 г. С.-Петербург. 2002. С. 39.

24. Ременец Г. Ф., Бондаренко В. В. Классическая задача радиофизики, вторжения релятивистских электронов и электрические свойства средней атмосферы. В кн.: Труды XX Вс ероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Нижний Новгород, 2-4 июля 2002 г. - Нижний Новгород. 2002. С. 245-247.

25. Remenets G. F.. Beloglazov М. I. Ground VLF monitoring of the ultra relativistic electron precipitations. In: Problems of Geospacc 2. Proceedings of the 2nd International Workshop held at St.Petersburg. Russia. Eds. V S. Semenov. H. K. Biernat. M. V. Kuhyshkina and et al - Vienna (Austria). 1999. P. 275-281.

26. Remenets G. F., M. I. Belogla/ov. A review of all powerful disturbances initiated by the super relativistic electron precipitations while 1974-1992 years and the duration of VLF disturbances as an indicator of its space range // 3rd International Conference "Problems of Geocosmos", S.-Petersburg. Petrodvorets. 22-26 May 2000. - S.-Petersburg, 2000. P. 6869.

27. Remenets G. F., M. I. Beloglazov, V. P. Nemirov. A review of all powerful disturbances initiated by the ultra relativistic electron precipitations while 1974-1992 years // Physics of Auroral Phenomena. Proceedings of the 23nd Annual Apatity Seminar. Препринт Полярного геофизического ишт. РАН: PGI-00-01-108. Apatity, 2001. P. 97-100.

Дополнение к этой публикации в кн: Physics of Auroral Phenomena.

Proceedings of the 25th Annual Apatity Seminar. Препринт Полярно! о геофизического инст. РАН: PGI-02-03-113. Apatity, 2002. Р. 106.

28. Белоглазов М. И., Ременец Г. Ф., Немиров В. П. Обратная СДВ-задача в случае нескольких вторжений релятивистских электронов в верхнюю атмосферу в 1986 г. В кн.: Дифракпия и распространение волн. Вып. 28. Ред. Жевелев В. В. - СПб.. 1998. С. 78-82.

29. Beloglazov М. I., Remenets G. F., Nemirov V. P. Upper atmosphere ionization by the REPs in 1985-86 and VLF inverse problem // Physics of Auroral Phenomena. Proceedings of the 21st Annual Apatity Seminar. Препринт Полярного геофизического инст. РАН: PCI-98-03-106. - Apatity, 1998. P. 16-18.

30. Beloglazov M. I., Remenets G. F., Nemirov V. P. Upper atmosphere ionization by the REPs in 1985-86 and VLF inverse problem // Physics of Auroral Phenomena. Proceedings of the 22nd Annual Apatity Seminar. Препринт Полярного геофизического инст. РАН: PGI-99 01-107. - Apatity, 1999. P. 121.

31. Белоглазов М. П., Ременец Г. Ф., Немиров В. П. Немонотонность эффективных профилей электронной концентрации на различных стадиях вторжения релятивистских электронов в атмосферу для ионосферных возмущений 29.09.89 и 02 11.89. В кн.: 18 Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Тезисы докладов. - М.: РАН, 1996. Т. 1. С. 50-51.

32. Белоглазов М. И., Ременец Г. Ф., Косолап А. В. Немонотонность профиля электронной концентрации нижней авроральной ионосферы в случае вторжения релятивистских электронов 29 сентября 1982 г. // Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 27. - СПб.. С.-Петербургский ун-т, 1997. С. 162-170.

33. Ременец Г. Ф., Карасева А. А. Немонотонность профиля электронной концентрации нижней авроральной ионосферы в случае вторжения релятивистских электронов 29 сентября 1989 г. // Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 27. - СПб.: С.-Петербургский ун-т, 1997. С. 171-175.

34. Beloglazov M.I.. Remenets G.F. Unique ground VLF monitoring of the relativistic electron precipitations. В кн.: Физика авроральных явлений. 20-ый ежегодный Апатитский семинар. Тезисы докладов. -Мурм. обл., Апатиты: РАН, 1997. С. 28.

35. Ременец Г. Ф. Уникальность С'ДВ-метода по регистрации втор-

женой релятивистских электронов в авроральную атмосферу. В кн.: Региональная 23-ья конференция по распространению радиоволн. -СПб.: РАН, 1997. С. 47.

36. Ременец Г. Ф. Уникальность СДВ-метода но наземной регистрации аномальной электрической проводимости высокоширотной атмосферы на высотах 25-50 км и наземному обнаружению высыпаний ультрарелятивистских электронов. В кн.: Тезисы докладов Региональной 5-ой конференции по распространению радиоволн. - С. Петербург: СПбГУ, 1999. С. 22-23.

37. Ременец Г. Ф. Уникальность наземного СДВ-метода по регистрации вторжений ультрарелятивистских электронов в высокоширотную атмосферу. В кн.: Региональная 6-ая конференция по распространению радиоволн, С.-Петербург, 24 26 октября 2000 года. - С.Петербург. 2000. С. 32-34.

38. Bondarenko V. V.. Remenets G. F. Numerical analysis of the anomalous ionized atmosphere // Physics of auroral phenomena. Proceedings of the 24-th Annual Seminar. Apatity, 27 Februaru 2 March 2001. Препринт Полярного геофиз. инст.: PGI 01-01-110. Апатиты, 2001. С. 103-106.

39. Rernenets G. F., Bondarenko V. V. Numerical analysis of the ionized atmosphere caused by the ultrarelativistic electron precipitations. In: 4th International Conference "'Problems of Geocosmos'". Book of abstracts. Saint-Petersburg, 2002. P. 59.

40. Roldugin V. С.. M. I. Beloglazov. G. F. Rernenets. Total ozone decrease in the Arctic after REP events // Annales Geophysicae, 2000. Vol. 18. No. 3. P. 332-336.

41. Ременец Г. Ф., Бондаренко В.В. Количественная связь между цвумя вариантами решения обратной двухпараметрической СДВ-задачи. В кн.: Региональная ГХ конференция по распространснию радиоволн. Санкт-Петербург, 2003. С. 68-69.

Подписано в печать 03 О"? 2005 г Формат бумаги 60X84 1/16 Бумага офсетная Печать ризографическая Объем 2 уел п л. Тираж 150 экз Заказ 3531. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии НИИХ СПбГУ с оригинал-макета заказчика. 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр , 26

РНБ Русский фонд

2006-4 9482

Ш 0479

Введение.

Рисунки к Введению.

1. Роль электромагнитного сверхдлинноволнового диапазона волн в исследовании электрических свойств верхней атмосферы.

1.1. Методы измерения электронной концентрации в ионосфере.

1.1.1. Источники ионизации и (пассивные) методы исследования электронного содержания в нижней (полярной) ионосфере.

1.1.2. Краткая характеристика источников аномальной ионизации нижней ионосферы высоких широт.

1.1.2.1. Вспышки солнечных космических лучей и протонные СДВ-аномалии.

1.1.2.2. Вторжения авроральных электронов. (Электронные вторжения).

1.1.2.3. Вторжения релятивистских электронов.

1.1.2.4. Внезапные ионосферные возмущения (ВИВ).

1.1.3. Результаты по измерению электронной плотности в нижней ионосфере высоких широт, полученные различными методами.

1.2. Особенности распространения СДВ в полярной области.

1.2.1. Трансполярное распространение СДВ.

1.2.2. Локальные эксперименты.

1.2.3. Магнитосферные и активные эксперименты в

СДВ-диапазоне.

1.3. Постановка и особенности решения обратной задачи СДВ. 37 1.3.1 Область ионосферы, отражающая СДВ, и связанная с нею обратная задача.

1.3.2. Обратная задача СДВ в волноводной постановке.

1.4. Выводы. 56 Рисунки к 1-ой главе.

2. Экспериментальное исследование анизотропных электрических свойств ионосферы СДВ-методом.

2.1. Идея экспериментального обнаружения (и экспериментальной оценки интенсивности эффекта) анизотропных свойств ионосферы благодаря суточной изменчивости этих свойств. Методика измерений.

2.2. Первая проба экспериментальной регистрации в Петропавловске-Камчатском сигнала в дальней зоне источника (станции

NLI<) Т^-компоненты СДВ-поля.

2.3. Измерение и оценка вариаций вторичной (и основной) компонент СДВ-поля в условиях интерференционного минимума ночыо по основной компоненте от станции NDT в Петропавловске-Камчатском.

2.3.1. Оценка разности коэффициентов затухания нормальных волн.

2.3.2. Вариации основной и вторичной компонент поля в сумерки и ночью.

2.3.3. Анализ утренних вариаций вторичной компоненты.

2.3.4. Отношение вторичной компоненты к основной \Ho/Hv\.

2.4. Экспериментальная оценка суточных вариаций вторичной компоненты СДВ-сигнала в высоких широтах и средней зоне источника (от станции JXZ и в условиях интерференционного максимума по основной компоненте ночью).

2.5. Двухнедельное возмущение отражательных свойств нижней ионосферы после начала сильной магнитной бури 27 августа 1978 г. (продолжение измерений вторичной компоненты в условиях интеференционного минимума основной компоненты ночью).

2.6 Новые интерференционные СДВ-явления для Т ^-компоненты на восходе Солнца в случае дальнего распространения и интерференционного максимума по основной компоненте (продолжение, радиотрасса GBR- Ленинград).

2.7. Оценка эффекта деполяризации на субавроральной радиотрассе Алдра-Калининград на частоте 12,1 кГц (продолжение измерений в условиях интерференционного максимума по основной компоненте).

Рисунки ко 2-ой главе.

3. Интерференционные СДВ-явления и динамика нижней кромки авроральной ионосферы во время геофизических возмущений известного типа.

3.1. Динамика отражательных свойств нижней кромки ионосферы во время авроральных возмущений.

3.2. Анализ динамики отражательных свойств нижней ионосферы на заходе Солнца для авроральной трассы.

3.3. Динамика нижней кромки ионосферы во время ППШ и ВИВ.

3.3.1. Модифицированный метод анализа СДВ-аномалий.

3.3.2. Динамика отражательных свойств нижней кромки авроральной ионосферы в случае ППШ от 16 февраля 1984 г.

3.4. Динамика нижней кромки ионосферы во время геофизических возмущений ВИВ и ППШ от 29 сентября 1989 г.

3.4.1. Уточнения к алгоритму, использованному в данном анализе.

3.4.2. Общая характеристика СДВ-возмущений, произошедших

29.IX 89.

3.4.3. Численный анализ ВИВ и ППШ от 29 сентября 1989 г.

3.5. Заключителные замечания к анализу по первому способу.

3.6. Решение обратной СДВ-задачи вторым способом. Определение электрических свойств ионизованной атмосферы для отдельных моментов времени обычных геофизических возмущений.

3.6.1. Физическая и математическая постановки задачи.

3.6.2. Численные результаты. 155 3.7. Количественная связь между двумя вариантами решения обратной двухпараметрической СДВ-задачи.

Рисунки к 3-ей главе.

4. Интерференционные СДВ-явления и электрические свойства атмосферы во время высыпания релятивистских электронов уникальность СДВ-метода/.

4.1. Описание аномального СДВ-явлепия, впервые зарегистрированного в ПГИ КФ АН СССР на авроральной трассе средней протяженности.

4.2. Описание аномального СДВ-явления, зарегистрированного на авроральной трассе средней протяженности за шесть часов до вторжения СКЛ.

4.3. Анализ аномальных СДВ-явлений от 22 октября и 2 ноября 1989 г.

4.4. Мощные возмущения (МщВ) СДВ-сихналов и классическая задана радиофизики.

4.5. Статистика и феноменология релятивистских авроральных возмущений и разбиение их на четыре типа.

4.6. Анализ явлений РАВ от 15 сентября 1982 г. вторым способом решения обратной СДВ-задачи. /Немонотонность профиля электронной концентрации/.

4.7. Анализ явлений РАВ для других календарных дат вторым способом решения обратной СДВ-задачи. /Немонотонность профиля электронной концентрации (продолжение)./

4.8. Физическое обсуждение результатов, полученных в данной главе. /Уникальность СДВ-метода./

5. Положения диссертации, выносимые на защиту.

Рисунки к 4-ой главе.

История радиосвязи и радиофизики началась с длинноволнового диапазона электромагнитных волн (3-30 кГц). Основы теории распространения этих волн в земных условиях были заложены около одного века назад [1, 2]. Качественное развитие теории было реализовано в работах Фока В. А. [3, 4], Кра.снушкина П. Е. [5], Макарова, Г. И. с-учениками [6-8]. Практическое использование этого диапазона получило в послевоенные годы второй всплеск в связи с актуальными в 40-70 годы задачами самой надежной глобальной радионавигации и радиолокации естественных (молниевые электрические разряды, генерация этих волн в полярных областях ионосферы) и искусственных источников излучения радиоволн (включая ядерные взрывы в атмосфере) обсуждаемого диапазона. В первой группе задач самым главным был момент достоверного

• пред вычисления фазовых скоростей волн, а во второй - достоверность определения азимута на источник.

С появлением спутниковой техники актуальность названных радионавигационных систем в обсуждаемом диапазоне частот стала снижаться (в конце 90-тых годов американская РНС "Омега" демонтирована), но научная ценность использования этого диапазона электромагнитных воли при исследовании электрических свойств слабоионизоваяыоы ионосферы и атмосферы остается непреходящей. Ыасто |

• ящая экспериментально-теоретическая работа направлена на аргументацию этого утверждения и посвящена проблемам решения обратной СДВ-задачи и распадается на два самостоятельных направления в этой области. Первое направление было порождено теоретическими исследованиями автора в рамках диссертационной работы автора 1 Одним из выводов этой работы были следующие утверждения.

- " Приведенные результаты исследования отношения магнитных компонент электромагнитного поля Iig/Hv (в средней и дальней зонах источника) показывают, что при ночном распространении СДВ поля с востока на запад (и с запада на восток)

1Ременец Г. Ф. Особенности распространения сверхдлинных волн в анизотропном канале Земля-ионосфера. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. На-■ учный руководитель - доктор физико-математических наук, профессор Г. И. Макаров. Ленинград, 1972. в средних широтах это отношение может составлять экспериментально измеряемые по амплитуде и фазе знначения. Поэтому при экспериментальном решении обратной задачи СДВ (определение Ne(z) и иЭ[рф по результатам измерения электромагнитного поля) необходимо наряду с основной компонентой Н^^ проводить измерения вторичной компоненты Нд, которая появляется благодаря эффекту деполяризации поля нижней ионосферы ночью" 2

- "Выводы из численных результатов для ночных волноводов отличаются большим разнообразием и меньшей однозначностью. В зависимости от выбираемых разными авторами моделей ионосферноого слоя получаются существенные различия по ■ следующим показателям:

1) по степени многомодовости;

2) по степени существенности ТЕ^-нормальных волн;

3) по степени полязованпости нормальных волн;

4) по степени существенности продольной компоненты магнитного поля Земли Но".3 •

В то время, когда были сделаны эти выводы практически отсутствовали измерения вторичной компоненты в дальней и частично средней зонах по той технической причине, что стандартная аппаратура, использовавшаяся для измерений основной компоненты радиополя в дальней зоне источника не была рассчитана на прием сигналов в сто раз меньших (то есть вторичной компоненты в дневных условиях) и в литературе отсутствовали экспериментальные данные по суточным вариациям Нд (в средней и дальней зонах). Поэтому одной из двух целей настоящего исследования было стремление частично восполнить этот пробел и выполнить радиофизический анализ этих вариаций с точки зрения воможности получения количественной информации о параметрах распространения квази ТЕ^-нормальных воли, которые в изотропном волиоводном канале вертикальными дйпольными источниками (реальными действующими излучающими антеннами) не возбуждаются.

2Ремеиец Г. Ф., Хованская Н. С. Коэффициенты отражения и функции ослабления для нескольких нночных моделей волноводного канала Земля-неоднородная анизотропная ионосфера ионосфера. В кн.: Проблемы (дифракции и распространения волн. Вып. 13. Ленинград, 1974. С. 75.

3Ременец Г. Ф. Особенности распространения сверхдлинных волн в анизотопном волиоводном канале Земля-ионосфера (Обзор). В кн.: Там же. С. 36.

При реализации этой программы применительно к авроральной зоне автор диссертации пришел к выводу, что в этой геофизической зоне, не решив хоть как-то обратную СДВ-задачу по экспериментальным данным для основной компоненты (в нерегулярно изменяющихся и как правило непредсказуемы образом условиях), вопрос о вторичной компоненте отодвигается глубоко на задний план. Таким образом появилась вторая цель данной работы, а именно: решить обратную СДВ-задачу в том или ином приближении (не решавшуюся ранее) для нестационарной непредсказуемо изменяющейсян авроральной ионосферы. Решенная автором задача представлена, в двух постановках.

Первая постановека, исходившая из реальных вычислительных возможностей на рубеже 70-80-ых годов, требовала поиск отражателных свойств авроральной ионосферы в терминах комплексного коэффициента отражения 4 как функции угла падения волны на ионосферу (при скользящих углах) в зависимости от, времени в процессе геофизических возмущений, характерных для авроральных областей. Прячем начальное значение этого комплексного коэффициента было тем параметром, по которому минимизировался функционал, содержащий разности между экспериментальными и расчетными временными функциями. Главное достоинство этого подхода заключается в том, что априори не делается никаких допущений о качественном характере эффективного профиля электронной концентрации как функции высоты во. время возмущения (например, о его монотонно'сти).

Во второй постановке, благодаря прогрессу в вычислительной технике и в создании вычислительных программ за 10 лет, обратную задачу оказалось возможным решить более точно в смысле полной теоретической обоснованности использованного метода нормальных волн, а именно, относительно эффективного профиля электронной концентрации (а точнее, относительно профиля электрической проводимости) для нескольких избранных моментов времени геофизических возмущений, При этом профиль электронной концентрации, соответствующий начальному состоянию среды, постулировался, и соответственно неопределенность в знании этого состояния, характерная для высоких широт, переносилась в конечный результат (в иайден

4Использовавшийся нами на этом этапе работы лучевой метод, как показано в [8], на сегодняшний день не имеет строгого математического обоснования. ный профиль электронной концентрации для фиксированного момента, исследуемого возмущения). Для получения результата по параметрам искомого профиля минимизировался функционал, в который входили разности между экспериментальным и расчетными приращениями СДВ-величин за анализируемый интервал времени воз. мущения. Описанный конечный результат жестко привязан к области определения минимизируемого функционала. Какой-либо другой выбор параметров, по которым проводится минимизация, очевидно может улучшить или ухудшить результат минимизации функционала.

Удовлетворительные результаты сопостовления результатов решений зада.ч в двух указанных постановках по парметру, который называется эффективной высотой слоя проводимости в атмосфере и который характеризует высотное положение .последнего, повысило достоверность найденных результатов, включая утверждение автора об обнаружении спорадического "D-слоя" проводимости в некоторых редких случаях возмущений, указало на применимость "экспресс" анализа по отражательным формулам в качестве предварительного этапа исследования возмущений.

Перед тем как завершить настоящее введение к работе снова, вернемся к вопросу о вторичной компоненте СДВ-поля в дальней зоне источника,, чтобы показать в каком смысле она более "чувствительна" к вариациям электрических свойств ионосферы, чем основная компонента. Для этого воспользуемся аналитическими соотношениями, взятыми из работ, которые указаны в примечании на данной странице. 5 Если в сферическом регулярном волноводе с em = 1 нижняя и верхняя границы равны v = а и г = с соответственно и в нем возбуждена одна, из нормальных волн, то эта нормальная волна, будучи стоячей волной по радиальной переменной г, имеет следующее представление для своих комплексных амплитуд потенциалов Дебая U и V (770 - характеристический импеданс вакуума и принятой временной зависимости -ехр (—iwt)):

5W a i t J. R,. The mode theory of VLF radio propagation for a spherical earth and a consentric anisotropic ionosphere//Canad. J. Physics, 1963. Vol. 41. No'. 2. Ременец Г. Ф., M а. к а р о в .Г. И., Нов и к о в В. В. В кн: Проблемы дифракции и распространения волн. 1968. Вып. 8. С. 109 - 121. Рал ю к Ю. П.,: И в а н о в В. И. В кн: Проблемы дифракции и распространения волн. 1978. Вып. 16. С. 148 - 154.

Uv = gvhPikr) + mgvhP{kr) + lPmhW(kr) (B. l)

VoV, = ghhP(kr) + | lP±9vhW(kr) + ±PjghhW(kr) (B. 2), где gv, gh - константы, характеризующие интенсивность TM- и Т£7-частей нормальной волны с индексом и и ^ = {Rkhft(кс)/h^(кс), - компоненты матрицы коэффициентов отражения сферических электромагнитных воли от верхней анизотропной границы волновода, которые определены относительно верхней границы г — с и которые считаются известными заданными функциями параметра и.

В изотропном случае возбужденные нормальные волны однозначно характеризуются двумя комплексными параметрами: собственным значением vs и коэффициентом возбуждения As. В анизотропном случае появляется третий комплексный параметр, называемый коэффициентом поляризации нормальной волны О, = Qh{vs)Idviys)-Этот коэффициент вычисляется по следующей формуле:

Пв|„=,/, = \\piphlil - phips.) (В.1), где ph = Rh(h,^(ка)/h\}\ka)) и - коэффициент отражения горизонтально поляризованной сферической волны от границы воздух-земля и отнесенный к ней при г = а. Можно ввести коэффициент возбуждения ТЕ- части нормальной волны по формуле: А^ = Asfls. Все компоненты электромагнитного поля, соответствующие ТЕ-части нормальной волны, пропорционалиы этому коэффициенту и согласно равенству (В.З) пропорциональны перекрестному коэффициенту который является количественной характеристикой эффекта деполяизации электромагнитной волны анизотропным ионосферным слоем выше г = с. Для реальных ионосферных слоев коэффициент поляризации tts является малой величиной для квази-ТМп нормальных волн (s = п) и большой величиной для квази-TEm (.s = ш) вдали от вырождения квази-ТМп и квази-ТЕт волн, то есть иа частотах ниже 15 - 17 кГц. Из сказанного уже ясно, что вторичная компонента электромагнитного поля в квази-ТМ„. нормальной волне определяется перекрестным коэффициентом. Изменчивость этого коэффициента иллюстрируется рис. В.1 и В.2. 6 На рис. В.1 приведены для частоты 25 кГц °Эти рисунки взяты из работы, указанной во 2-ой ссылке. модули всех четырёх компонент матрицы коэффициентов отражения электромагнитных волн от 4-ех модельных слоев ночного ионосферного слоя, представленных на, рис. В.2. Номера при кривых рис. В.1 соответствуют нимерам профилей Ne(z = г —а) па рис. В.2. В качестве аргумента функциональных зависимостей рис. В.1 выбран параметр ф - вещественный угол падения волны, отсчитываемый от вертикали, иа верхнюю границу волновода. Угол ф связан с параметром и асимптотической формулой и — sin?/>. Изменчивость перекрестных коэффициентов на десятки и сотни процентов при изменениях модели профиля электронной концентрации должно приводить, как следует из предыдущего изложения, к столь же сильным изменениям вторичной компоненты в квази-ТМ„. нормальной волне. Аналогичное утверждение в отношении ктхзи-ТЕт нормальных волн требует дополнительного рассмотрения.

Коэффициент возбуждения As нормальной волны любой поляризации обратно пропорционален следующему нормированному интегралу: г ОО роэ

Nv = a\ (U„UZ/r2)dr + n„ntri20 (V„V*/r2)dr) (В Л), а ./ а где U* и V* -собственные функции и fi* - коэффициент поляризации оператора., сопряженного к исходному. Для квзи-ТЕт нормальных волн, которые мы сейчас обсуждаем, коэффициенты поляризации |fi| 1 и поэтому, во первых:

ОО

N„ « / (V„v;/r2)dr,

J till, во вторых, деление коэффициент поляризации ТЕт-нормальной волны на это выражение для нормировочного интеграла, дает выражение, которому пропорционален /коэффициент возбуждения вторичной компоненты Л^ = в ТЕт-нормальной волне. Таким образом показано, что названные вторичные компоненты. (ТЕ- части ТЕт-нормальных волн), возбуждаемые в волноводе вертикальным электрическим диполем, обратно пропорциональны перекрестному коэффициенту .отражения электромагнитной волны от верхней анизотропной стенки волновода. Соответственно "чувствительность" этих вторичных компонент к вариациям профиля электронной концентрации такая лее как у перекрестного коэффициента (см. рис. В.1).

К отмеченному выше следует еще добавить несколько физических соображений, указывающих на большую "чувствительность" вторичной компоненты к вариациям электрических свойств отражающего ионосферного слоя. Эффект деполяризации электромагнитной волны ионосферой обусловлен силой Лоренца в уравнении движения электрона при наличии статического магнитного поля Земли. Эффективность этой силы в уравнении движения контролируется частотой столкновения электронов с другими частицами атмосферы. Частота стокновения электронов определяется атмосферным давлением, которое изменяется с высотой по барометрической формуле. Поэтому, как следует из первых отечественных численных результатов Гавриловой Н. С., Кириллова В. В., ' перекрестный коэффициент поляризации по модулю изменяется почти на. один числовой порядок при скользящих углах падения волны на. границу с ионосферой, если дневной ионосферный слой преобразуется в ночной (перепад эффективных высот для них ~ 20 км). По той же самой причине существенная область для отражения основной компоненты электромагнитной волны (коэффициент \\R\\) и существенная область для формирования при отражении перекрестного коэффициента цД| не могут быть тождественными. Очевидно, что верхняя ча.сть ионосферного слоя (его толщина по вертикали ~ 20 -г 30 км ), существенного для первого коэффициента, будет вносить больший вклад в формирование второго коэффициента, чем нижняя часть этого слоя. Если первый коэффициент формируется за счет локальных отражений электроманитной волны от неоднородного ионосферного слоя, за счет джоулевых потерь, за, счет деполяризации я за. счет просачивания сквозь слой, то второй коэффициент формируется в первую очередь за счет деполяризации, а остьальные механизмы преобразования энергии отражающейся волны носят вторичный характер.

Обращает на себя внимание также то, что коэффициент возбуждения любой нормальной волны As: будучи величиной обратно пропорциональной нормированному интегралу ( В.4), определяется в первую очередь поперечным размером волновода, а не отражательными свойствами границ. При переходе ото дня к ночи ■ он изменяется на один - два десятка процентов, а коэффициент возбуждения вторичной компоненты, как уже было изложено выше, на несколько сотен процентов.

7В ют: Проблемы дифракции и распространения волн. 1966. Вып. 5. С. 31-50. * *

Представляемые научные результаты явились в значительной части плодом научного сотрудничества ученых С.-Петербургского государственного университета и Полярного геофизического института Кольского научного центра РАН. Эти результаты опубликованы в десятках' совместных работ. Поэтому пррт изложении настоящего диссертационного материала при ссылке на. совместную публикацию будет указываться фамилия автора, которому принадлежит этот научный результат. Фамилия не указыватся,- если авторство научного результата принадлежит автору настоящей диссертации. Научное сотрудничество при обсуждаемых здесь исследованиях между названной группой авторов, как правило, осуществлялось по схеме: ■ администрация ПГИ КНЦ РАН любезно предоставляла кафедре радиофизики СПб-ГУ экспериментальные СДВ-данные Белоглазова М.И.; автор диссертации теоретически их обрабатывал.

Первая глава работы - это обзор по методам исследования электрических свойств ионосферы и верхней атмосферы. Он представляет переработанный вариант обзора автора диссертации из книги [9] с авторскими дополнениям из обзоров [10, 1.1]. Новые геофизические данные 90-ых годов, появившиеся одновременно или позже публикаций автора диссертации, обсуждаются и используются для сопоставления в последней четвертой главе.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию автором анизотропных электрических свойств нижней анизотропной ионосферы.

В третьей главе на основе экспериментальных данных ПГИ КНЦ РАН нетрадиционным, как нам представляется, СДВ-путем исследованы хорошо известные в качественном отношении геофизические явления высоких широт, влияющих на электрические свойства ионосферы и верхней атмосферы.

В последней главе приведены количественные результаты автора (тоже на основе' экспериментальных данных ПГИ), относящиеся-к неизвестным для геофизиков (до наших публикаций) редким высокоширотным явлениям крупномасштабного и длительного вторжения ультрарелятивистских электронов 100 МэВ) в среднюю атмосферу Земли. Обосновывается уникальность СДВ-метода по регистрации и изу-чениюн таких явлений.

Рисунки к каждой главе помещены в конце соответствующих глав.

Так как работа основывается повсеместно на анализе относительных изменений амплитуд и приращений фаз для компонент электромагнитного поля, то амплитудные значения используются в безразмерных величинах, а цифры иа. осях графиков для фаз являются только указателями масштаба.

0,8

0,6 0,4

Рис. В 1. Модули элементов матрицы коэффициентов отражения волны от нескольких ионосферных слоев, как функции угла падения волны у.

Рис. В 2. Профили электронной концентарции iV(z) для модели нижнего слоя ночной ионосферы. Номера кривых на рис. В.1 соответствуют номерам этих профилей.

Выводы работы [27] и они же, перенесенные без коррекции в раздел 4.2 работы [9], базируются в основном на неполных наборах измеренных данных без амплитуд. Это обстоятельство снижает достоверность выводов. стоверно измерены, (в 1981 г. регистрация не проводилась в связи с модернизацией измерительной СДВ-установки).

Описанная в разделе 3.1, динамическая методика анализа была применена к указанному возмущению на полностью авроральной трассе Алдра-Апатиты (Северная Норвегия - Кольский полуостров; (аО = 885 км)). На рис. 4.1 сплошным кривым соответствуют вариации во времени амплитуд Ai, А%, Аз для трех частот 10,2; 12,1; 13, 6 кГц соответственно и двух фаз <pi (10,2 кГц) и с/?.3 (13,6 кГц). Это СДВ возмущение не сопровождалось вариациями поглощения космического шума (42 МГц, обе. Апатиты) и //-компоненты геомагнитного поля (одна, отрицательная бухта около .80 н.Тл в 14 ч 27 мин). Высыпаний солнечных космических лучей (протонов) тоже не было.

Соответствующие этому событию изменения эффективной высоты h(t) и модуля коэффициента отражения первого ионосферного луча от ионосферы /?,(/;; фС), полученные согласно их определениям в разделе 3.1, Приведены на рис. 4.2. Сплошные и пунктирные кривые этого рисунка соответствуют двум вариантам численного анализа. В первом случае в качестве исходных данных использовались амплитуды н две фазы [ipi и <рз), во втором - амплитуды и временные задержки т12 и 732. 2 Двойной анализ был выполнен для того, чтобы убедиться в его численной корректности. Из рис. 4.2 видно, что эффективная высота h опустилась во время возмущения до 38-41 км, а модуль коэффициента, отражения первого ионосферного луча (при скользящем угле падения ф\ ~ 1,4 рад.) уменьшился до 0,25-0,35 при уже указанной спокойной геофизической обстановке. 3. Отмеченное понижение высоты больше на значимую величину, чем известные нам понижения в случаях ППШ (см. табл. 3.8). Поэтому обсуждаемое явление следует отнести к возмущениям, порожденным вторжением релятивистских электронов (ВРЭ или РАВ - релятивистское авроральное возмущение), при котором на высоте 65 км могут наблюдаться плотности электронной концентрации около 104 см-3 [64]. Отсутствие вариаций в поглощении космического шума при сильной СДВ-вариации на сегодняшний день; как отмечено выше, не является

2Очевидно, результат первого анализа более достоверен, так как в нем отсутствует процедура вычитания фаз сигналов, увеличивающая погрешность входных данных.

3Данный результат является первым случаем в известной нам. литературе, когда, был. определен коэффициент, отражения луча от атмосферы в случае вторжения релятивистских электронов по СДВ-данным средней зоны источника. удивительным. Так в работе [24] на основе спутниковых данных показано, что при энергиях высыпающихся электронов больших 160 кэВ корреляция между риометри-ческими данными и плотностью потока электронов в магнитосфере пропада,ет.

Пунктирными.кривыми на рис. 4.1 показаны расчетные кривые функций Ai, А2, Аз, </?!, с помощью которых достигнут минимум функционала-иевязки (3.8) при минимизации последнего по параметрам h(to) и R(toФг), где ta - начальный момент времени исследуемого возмущения (в обсуждаемом случае £0 = 12 ч 30 мин UT). Эти функции соответствуют сплошным кривым рис. 4.2.

С учетом того обстоятельства, что при нашем анализе трасса протяженностью почти одна тысяча километров считалась в каждый момент возмущения однородной и, что, тем не менее, получилось, что в ру 1-3.00UT /?.„„■„ = 39 — 41 км, можно в данном случае утверждать, что высыпание релятивистских электронов имело линейный долготный масштаб около 103 км.

4.2. Описание■ аномального СДВ-явления, зарегистрированного на авроральной трассе средней протяженности за ги,естъ часов до вторжения CKJI [215, 216]

Как уже отмечалось в разделе 3.4, СДВ-возмущеиие от 29.IX 89, рассматриваемое в интервале с 04.00 до 21.00 UT, по своим качественным признакам состоит из двух частей. Вторая часть возмущения, порожденная рентгеновской вспышкой на Солнце и высыпанием протонов (CKJI), полностью исследована в 3.4. Теперь обратимся к анализу первой части, которая проходила в спокойных геофизических условиях.

СДВ-возмущение, длившееся с 04.00 до 10.00 UT, анализировалось с временным шагом в 100 с в шести вариантах. В первых двух вариантах анализ выполнялся для всего указанного временного интервала, но в противоположных направлениях времени (первые две строки результатов в табл. 4.1). В третьем варианте анализа (третья строка таблицы) исследовалась начальная часть возмущения до 07.30 UT в прямом направлении времени, а в четвертом варианте (четвертая строка табл.) -конечная часть возмущения с 07.30 UT в отрицательном направлении времени. Пятая и шестая строки табл. 4.1 - это результаты, которые получены с использованием не вариаций фаз (pi,ip2,(p3, а временных задержек Ti2 = ф] — ф2 и Т32 = <Дз — ф2 в ин тервале с 07.30 до 10.00 UT. Их максимальные приращения по модулю составили 3 и

1.5 мкс соответственно при аппаратурной погрешности ~ 1 мкс. Пятая строка, обсуждаемой таблицы соответствует анализу в прямом направлении времени, а. шестая -в обратном. Значительно худшая относительная погрешность временных задержек, чем фаз в рассматриваемом случае АВ делает результат 5-ой и 6-ой строк табл. 4.1 менее достоверным, чем в предшествующих строках, но, как видно из этой таблицы,' не противоречит другим вариантам анализа.

Найденные значения h и R в моменты времени t\ = 04.00,^ = 07.30, /3 = 10.00TJT приведены в табл. 4.1. Момент t2 приблизительно соответствует максимуму СДВ-возмущения. Звездочками в этой таблице выделены начальные значения параметров ho и Ro, найденные в результате минимизации функционала-невязки G'.no этим параметрам с дискретным шагом 1 км и 0.05 соответственно. Для дополнительной проверки стабильности результата анализа, в случаях 1-ом и 4-ом вариантах исследования (табл. 4.1) варьировалось определение минимизируемого функционала,, а именно: за. счет весовых множителей в слагаемых функционала (3.7) - в 2 раза изменялся вклад фазовых слагаемых по сравнению с амплитудными. При этом в одном из этих случаев вклад амплитудной части был близок к вкладу фазовой части. Восклицательный знак перед значением величины в табл. 4.1 означает, что она осталась неизменной при указанном переопределении функционала,.

Рассмотрение результатов табл. 4.1 по вертикали приводит к выводу, что в момент времени ti, предшествующий вторжению релятивистских электронов, h(tх) = 66 4- 68'км и R{t{) - 0,7 -f 0,75. В момент максимума РАВ h{t2) = 47 Ч- 49 км, R(t2) — 0.35 -г 0,4. Отметим, что сшивание результатов в общих временных точках имеет место с точностью 1-2 км по /?, и 0.05 по R за исключением одного результата, в правом верхнем углу таблицы. Привлечение значений h и R, для момента, ts из табл.

3.6 дает возможность вычислить средние значения h и R в этот момент времени (восстановление нижней кромки ионосферы к спокойным условиям) по 5 значениям: h = (64 ± 2.5) км, R = 0.65 ± 0.04.

Полная динамика параметров h и R представлена в левой половине рис. 3.8. Нумерация кривых на нем соответствует номерам строк результатов в табл. 4.]. Как видно из этой части рисунка ширина, доверительной "дорожки" оценивается не сколькими километрами. В максимуме РАВ (около 7.30 UT) коэффициент отражения Я(фi) уменьшился на 0,3-0,4.

Табл. 4.1: Значения эффективной высоты и модуля коэффициента отражения для первого ионосферного луча в начале, максимуме и конце релятивистского аврорального возмущения СДВ от 29 сентября 1989 г. (при 6-ти вариантах численного анализа)

Направление h = 04.00 UT h = 07.30 UT h = ю.ооит временного h, R к . R ' К R анализа. км км км

166* !0,75* 47 0,38 68 65

- 68 0,75 48 0,40 64* 0,65*

66* 0,70* 49 0,35 -

- - - 48 0,35 !63* !0,70* - - 43* 0,50* 64 0,61

- - - 44 0.50 65* 0,60* . Окончательное представление о практической значимости найденных временных функций h(t) и R(t) получается из сопоставления исходных экспериментальных вариаций трех амплитуд (на трех частотах) и трех фаз с соответствуюпщми расчетными значениями этих же величин, аргументами которых являются найденные две функции h.(t) и R{t). На рис. 4.3 дано такое сопоставление для фаз <fi[t) и (рз(t) СДВ-сигналов с частотами 10,2 и 13,6 кГц соответственно. Это сопоставление выполнено для варианта второй строки табл. 4.1. Точное совпадение экспериментальных и расчнетных кривых на этом рисунке в начальный момент анализа (10.00 UT) есть условие нормировки при исследовании относительных вариаций экспериментальных величин. ;

Максимальное расхождение сравниваемых кривых составило 3 -г 4 мке при погрешности регистрации фазы 0,5-1 мке. Как видно из рис. 4.4, переход к меньшим временным интервалам анализа уменьшает обсуждаемое расхождение до 2 -г 3 мке. Нижняя координатная ось на этом рисунке относится к результатам анализа на чальной стадии РАВ (3-я строка табл. 4.1), а верхняя ось - к конечной стадии РАВ (4-я строка таблицы).

Таким образом (как видно из левой и правой частей рис. 3.8) величина понижения нижней кромки ионосферы в рассмотренном максимуме РАВ оказалось такой же, как в момент относительного максимума ППШ.

Уменьшение модуля коэффициента отражения для первого отраженного луча в случае РАВ на несколько десятых долей является значимым и контрастирует с его "постоянством" в случаях двух ППШ, рассмотренных в гл. 3.

Рассмотренный случай РАВ оказался слабее, чем такое же событие от L5 сентября 1982 г., которое было исследовано в разделе 4.1. Разница между ними в максимумах интенсивности равна приблизительно 10 км в терминах эффективной высоты h.

Таким образом, для трех последовательных геофизических возмущений нижней, кромки авроральной ионосферы и атмосферы (РАВ, ВИВ, ППШ) были детально проанализированы их отражательные свойства, во времени в рамках единой экспериментальной методики и единого метода анализа для одной и той же радиотрассы средней протяженности. В этом смысле эти результаты остаются оригинальны ми по настоящее время.

3. Анализ аномальных- СДВ-явлений .от.

22 октября и 2 ноября 1989 г. [227, 228]

Аномальные СДВ-возмущения, исследованные выше в данной главе, объединены теми признаками, что они произошли, во-первых, в условиях геофизического "штиля" и, во-вторых, они родственны по своим качественным признакам, а. именно: амплитудные вариации на трех рабочих частотах из интервала. 10 - 14 кГц характеризуются одновременным уменьшением сигналов с минимумами своих значений в максимуме возмущения и последующим "синхронным" восстановлением; аналогично ведут себя и фазы, сигналов из этого же интервала рабочих частот. Из численного анализа,' в разделах 3.2 - .3.5 мы знаем, что во всех изученных там случаях главным слагаемым в принимаемом радиосигнале является первый ионосферный луч, преобладающий над земным лучом и вторым ионосферным, грубо говоря, в два ра,за. Аномальность СДВ-возмущений типа релятивистского аномального возмущения (РАВ) как раз и вызвана тем, что вклад второго ионосферного луча (из-за аномального затухания ионосферных сигналов) в принимаемое электромагнитное поле не значим на фоне аппаратурных погрешностей.

Осознание нами этого обстоятельства позволило выполнить целенаправленный поиск всех зарегистрированных в ПГИ КФ АН СССР и ПГИ КНЦ РАН с Г974 по 1992 годы РАВ по указанному однозначному признаку (по качественному подобию вариаций амплитуд сигналов на трех рабочих частотах и. качественному подобию вариаций фаз сигналов на этих лее частотах). О получившейся статистике таких возмущений речь пойдет в раздеделе 4.5, а ниже рассмотрим результаты анализа еще двух СДВ-Возмущений типа РАВ (найденных в результате указанного поиска) в рамках первого подхода к решению обратной задачи. Эти результаты представлены на рис. 4.6 для СДВ-возмущений от 22 октября и 2 ноября 1989 г., а на рис. 4.5 приведены исходные данные задачи, то есть амплитуды А{ (в условных единицах) и фазы (fi, пересчитанные во временные задержки в мке, как функции времени. Время на осях указано в часах и десятичных долях всемирного времени UT. Три кривые на каждой из частей рис. 4.5 соответствуют трем рабочим частотам. Четыре кривые на рис. 4.6 соответствуют чётырем вариантам численного анализа, которые отличались выбором моментов времени для Л,о и Ro- Кривая 1 - это анализ в положительном направлении течения времени, начиная с начального момента времени представленного временного интервала возмущения. Кривая 2 - это анализ от больших времен к меньшим, начиная с конечного момента, времени представленного возмущения. Укороченные кривые 3, 4 - это анализ в отрицательном и положительном направлениях времени соответственно, начиная с некоторого промежуточного момента времени. Ширина "дорожки", очерченной названными кривыми, дает некоторую оценку точности метода. Как видно для эффективной высоты h она составила 2-3 км, а для коэффициента отражения первого ионосферного луча - меньше 0,1. На фоне перепада эффективной высоты h на 20-25 км и уменьшения коэффициента отражения на 0,25-0,3 'в максимуме возмущения полученную точность можно считать вполне удовлетворительной (аппаратурная точность исходных амплитз'диых данных была,

5-10%, а фазовых данных - 0,5-1 мкс). 4

Возмущение от 2 ноября произошло на спокойном геофизическом фоне и интерпретируется нами как проявление вторжения релятивистских электронов (ВРЭ). На правых половинах обсуждаемых двух рисунков представлены данные для начальной части этого возмущения. Исходные СДВ-данные для его продолжения отсутствуют. Возмущение типа РАВ от 22 октября длилось, как видно по исходным экспериментальным данным, до 15 часов. Оно проходило на фоне умеренного и практически постоянного по интенсивности вторжения солнечных протонов [229], которые, как показал соответствующий анализ [227], не могли вызвать наблюдавшихся сильных вариаций отражательных свойств кромки ионосферы.

Теперь можно подвести окончательный итог результатам (разделы 3.1 - 3.5 и вышеизложенное в данной главе), полученным в рамках первого подхода к решению обратной СДВ-задачи и характеризующим отражательные свойства нижней кромки авроральной. ионосферы.

- Эффективная высота волновода. Земля-а.вроральиая ионосфера, в спокойных и умеренно возмущенных дневных условиях (по критериям магнитометрии) равна, 60 ± 2 км.

- Эта. же высота в предзакатный час в спокойных и умеренно возмущенных условиях равна 65,5 ± 1,4 км и 65,3 ± 1,8 км соответственно.

- Эффективная высота ночыо в спокойных и умеренно возмущенных условиях равна 76,5 ± 2 км и 71,5 ± 1,5 км соответственно.

- Минимальные значения этой же величины во время ВИВ от 29 октября 1989 г, во время. ППШ от 16 февраля 1984 и 29 октября 1989 г получились равными 5152, 45 и 48-49 км соответственно. Эффективная высота ночыо при ППШ 29.IX 89 равнялась 52-53 км.

- Минимальные значения эффективных высот в случаях РАВ достигали в одном случае рекордно низкого значения, в другом - соизмеримого с ППШ (в условиях геофизического "штиля"), а именно: 38-41 км 15 сентября 1982 г. и 47-49 км 29 сентября 1989 г.

4Описапный численный результат получен аспирантом Твороговым 10. А. под руководством автора, диссертации [227, 228].

- Коэффициент отражения от ионосферы первого ионосферного луча в случаях РАВ падает на несколько десятых долей (до 0,2 Ч- 0.4), оставаясь "постоянным" в случаях ППШ (скользящий угол падения ф > 1,4 рад.)

- Явления РАВ могут иметь место как в геофизически спокойных .условиях таки во время высыпания протонов (CK.JI).

4-4- Мощные возмущения (МщВ) СДВ-сигналов ' и классическая, задача радиофизики [230-233]

В 1983 г. впервые (начиная с 1974 г.) в ПГИ КНЦ РАН в Апатитах было зарегистрировано СДВ-возмущение, которое в дальнейшем мы стали относить к .группе мощных возмущений (МщВ) СДВ-сигналов. Все возмущения, которые мы связываем с-РАВ, как уже подчеркивалось, характеризуются "синхронным" уменьшением амплитуд на рабочих частотах иа начальной стадии. Величины глубин амплитудных минимумов могут, быть разными для разных частот и разных возмущений. Мощным возмущением (МщВ) СДВ-сигналов мы называем возмущение, при котором хотя бы одна из трех амплитуд сигналов РНС "Омега" становилась соизмеримой с атмосферным шумом на входе амплитудных каналов при эффективной, полосе канала 20 Гц.

Указанный признак обращения в аппаратурный ноль амплитуды одного, двух или всех трех сигналов является удивительным. В самом деле, обычно соотношение сигнал/шум было равно ~ 10, и пропадание сигнала от мощного РНС- передатчика, всего иа расстоянии 885 км (трасса Алдра-Апатиты) может только означать, что во время возмущения затухание радиосигналов возросло так, что амплитуда первого ионосферного луча уменьшилась до величины близкой по значению к величине земного сигнала, а второй ионосферный луч из-за еще большего затухания "выбыл из игры". То, что это возможно, мы видели из предшествующего анализа, некоторых РАВ, при которых модуль коэффициента, отражения первого отраженного луча уменьшался почти в два раза.

Но этого не достаточно для объяснения МщВ. Амплитуда земной волны есть константа в точке приема, не зависящая от возмущений ионосферы и средней атмосферы, поэтому обращение в "ноль" принимаемого сигнала, может означать только одно: почти полную компенсацию земной волны первым ионосферным лучом. Из этого факта следует, что соответствующий интерференционный минимум, наблюдавшийся впервые в первой половине 20-х годов [234] в дневных условиях на, расстоянии от источника ~ 600 км (16 кГц), в нашем случае сместился на расстояние ~ 900 км. Геометрооптическое приближение к количественному и качествен ному описанию [235, 236] первого ионосферного луча в случаях МщВ не применимо. При низких (20-40 км) положениях по высоте проводящих и отражающих СДВ слоев атмосферы понятие френелевского коэффициента отражения теряет смысл и теряет смысл традиционный геометрический путь луча, от источника к приемнику. Первый ионосферный луч становится, как и земной, дифракционным. К строгому анализу МщВ СДВ-сигналов мы вернемся ниже после статистических данных об обсуждаемых явлениях.

4.5. Статистика и феноменология релятивистски.х авроральных возмущений ■ и разбиение их на -четыре типа [223, 228, 12]

После осознания того, что на обсуждаемой авроральной трассе средней протяженности возможны такие аномальные СДВ-возмущения, при которых 2-ой ионосферный луч (падающий на ионосферу под углом больше 1 рад.) не доходит до приемника, и, как следствие этого, вариации сигналов на трех рабочих частотах становятся качественно подобными, естественно, встала задача о том, чтобы рассмотреть всю совокупность таких возмущений, зарегистрированных (на лентах самописцев) в ПГИ КНЦ РАН с 1974 по 1992 гг. Велоглазовым М. И. Автору диссертации была любезно предоставлена Велоглазовым М. И. и дирекцией ПГИ возможность отобрать из названного объема, данных интересующие нас возмущения по указанному качественному' признаку 5.

Количедтво РАВ в СДВ-диапазоне по годам (другими словами, количество случаев вторжения релятивистских электронов (РЭ) по годам), зарегистрированных (в ПГИ) на высокоширотной авроральной радиотрассе Алдра-Апатиты с 1974 по

5Автор проделал указанную выборку совместно со студентами-практикантами Виноградовым А., Золотаревым В. и аспирантом Немировым В.

1992 г., представлено гистограммой на рис. 4.7. Черные гистограммы соответствуют достоверно измеренным событиям, а светлые. - экспериментальной оценке сверху числу обсуждаемых событий. Эта оценка получалась как результат суммирования, всех событий, "подозреваемых" в релятивизме по указанным признакам, но при отсутствии (по разным техническим причинам) полного набора (из 6-ти) амплитудных и фазовых величин. Эти технические причины были устранены, начиная-с 1982 г. В 1981 г. регистрация не проводилась.

После визуального знакомства со всем объемом экспериментального материала до 1981 г. можно утверждать, что реальное число событий за 1974-1980 гг. было в несколько раз меньше, чем оценочные числа, причем первое мощное СДВ-возмущение (при классификации всех аномальных возмущений на 4 типа (слабые, умеренные, сильные и мощные [237, 238])) было зарегистрировано только в 1983 г., а. сильных возмущений до этого года было достоверно зарегистрировано всего несколько случаев. Кроме гистограмм на рисунке приведена кривая среднемесячных значений числа пятен на Солнце. Всего за 1982-1992 гг. было зарегистрировано не менее 270 аломаль-ных СДВ-возмущений, из них не менее 40 событий ночыо. Все мощные возмущения на сегодняшний день (около 15 событий) исследованы [238, 239].

На рис. 4.8 даны гистограммы для тех же самых событий, что и на предшествующем рис. 4.7, но все события разбиты на четыре типа по интенсивности амплитудных вариаций СДВ-сигналов. Мощные возмущения (МщВ) из числа РАВ' уже были определены выше в разделе 4.4. Слабые возмущения - это возмущения, при которых амплитудные вариации на трех частотах соизмеримы с а.ппар атур-ной погрешностью. Они достоверны в качественном отношении, но не годятся для. количественного анализа. Умеренные возмущения - возмущения, при которых амплитудные вариации превышают аппаратурные погрешности и ни одна из трех амплитуд сигналов "Омега" не уменьшается более, чем на половину. Сильные возмущения - возмущения, при которых хотя бы одна из амплитуд уменьшается более чем на половину, но ни одна не становится соизмерима с атмосферным шумом на входе приемного устройства.

На протяжении ряда лет синхронно с регистрацией сигналов радионавигационной станции "Омега" из Алдры в ПГИ КФ АН СССР регистрировался сигнал станции GBR (в Рагби) из 'Англии с частотой 16 кГц (протяженность этой трассы в 3 раза, больше, чем трассы Алдра-Апатиты). Сопоставление приращений фаз сигналов во время аномальных возмущений на указанных двух географически разных трассах (авроральной и субавроральиой), см., например, рис. П1.2 и П1.3, экспериментально доказывает факт вторжения в атмосферу заряженных частиц [237]. Как видно из этих экспериментальных данных, максимальные приращения фаз на частотах системы "Омега" не отличаются от приращения фазы сигнала GBR в несколько раз, а приблизительно равны ей. Поэтому молено сделать приближенное заключение, что субавроральная трасса возмущена только на одну треть, что возможно, если магнитное поле Земли создает границу обрезания по широте для вторгающихся заряженных частиц. Предположение о вторжении протонов исключалось на основе традиционных геофизических данных. Экваториальная граница высыпаний релятивистских электронов при грубой оценке (одна треть от всей длины трассы Рагби-. Апатиты) совпала с экваториальной границей авроральной зоны.

Все СДВ-возмущения, которые мы связываем с высыпанием релятивистских электронов (ВРЭ), обладают одинаковыми качественными признаками, одиозна,чно отличающими их от всех Других СДВ-возмущений, а. именно: 1) вариации амплитуд радиосигналов иа рабочих частотах из обсуждаемого интервала 10-17 кГц качественно подобны и характеризуются ослаблением от десятка, до "100% процентов во временном интервале максимума возмущения; этот интервал иногда имел длительность до нескольких часов; 2) вариации фаз тоже качественно подобны, и им соответствует уменьшение фазовых путей сигналов; по значениям эти вариации не уступали вариациям, наблюдавшимся при самых мощных явлениях ППШ, и иногда значительно их превосходили.

Приведенные выше признаки в рассматриваемом интервале частот характерны д.ля ближней зоны источника (около 100 км), где, если за счет ориентации приемной магнитной рамки отстроиться от земной волны, принимаемое радиопо.пе определяется целиком одним ионосферным однократно отраженным лучом; они же свойственны для'дальней зоны источника (несколько тысяч километров), в которой приемник регистрирует поле одной не затухшей нормальной волны. В изучаемом случае средней зоны источника всегда, кроме случаев ВРЭ, принимаемое поле формируется земной волной и двумя ионосферными лучами. Вклад остальных лучей оказывается иод погрешностями измерительной аппаратуры [241].

СДВ-возмущения, с которых началось изучение нами явлений ВРЭ, сопровождались геофизическим "штилем". На фоне этого "штиля" фазовые вариации'радиосигналов по значению не уступали самым мощным ППШ, а амплитуды сигналов в окрестности максимума возмущения иногда практически пропадали [237]. При дальнейших исследованиях оказалось, что РЭ могут вторгаться на фоне постоянного потока протонов, как уже показано выше, и могут сопровождаться вторжением нерелятивистских электронов, на, что указывают вариации в показаниях риометров и магнитометров [242-244].

Сопоставление (см. рис. 4.9 - 4.12) чисел РАВ за год в течение цикла солнечной активности (1982-1992 гг.) и за месяц в течение двух лет (1984 и 1987 гг.), полученных наземным СДВ-методом в Апатитах, со спутниковыми данными по плотностям потоков высокоэнергичиых релятивистских электронов (ВэРЭ) с энергиями 3-7 МэВ во внешнем радиационном поясе Земли (на высоте 6,6 радиусов Земли), которые измерялись с 1979 г. [25, 245], позволило сделать следующие выводы [19, 237]:

- среднегодовые значения плотности потока электронов в радиационном поясе и число РАВ за год контролируются какими-то общими (скорей всего ма.гиитосфер-ными) процессами;

- энергия электронов, вызывающих РАВ, много больше энергии электронов,-регистрировавшихся на спутниках [22, 23, 25, 245, 246]; это видно из рис. 4.12, на котором отражено то обстоятельство, что в мае-июле 1987 г. относительно большому числу наземных аномальных СДВ-возмущений соответствовал полный "штиль" в по-суточно усредненных потоках ВэРЭ на спутнике. Из рис. 4.11 тоже видно, при месячных интервалах времени нет явного соответствия между плотностями потоков ВэРЭ во внешнем радиационном поясе и наземных СДВ-возмущений, порождаемых РАВ.

Перечень почти всех календарных дат и временных интервалов, когда, произошли МщВ (за 1974-1992 гг.) приведены в работах [239, 247].

Временные интервалы трех стадий каждого из мощных аномальных возмущений указаны в Табл. 4.2. Времена тг-„сг., Tconst., Tdecr. есть время нарастания, время постоянства и время убывания возмущения. Из факта, что эти возмущения имеют имеют длительность от нескольких десятков минут до 8-9 ч, следует, что вторжением УРЭ иногда охвачены тысячи километров по долготе авроральной зоны. В са.мом деле, трудно предположить, что область ВРЭ "привязана" к нашей радиотрассе и перемещается несколько часов вместе с трассой под магнитосферой из-за вращения Земли.

Для большей части приведенных возмущений в Табл. 4.2 начальная стадия значительно короче, чем стадия восстановления.

1. Sommerfeld A. UЬег die Austreitung electromagnetiescher Wellen in der drahtlosen Telegraphie 11 Ann. Pliys. 1909. Bd. 28. S. 665-736.

2. Watson G. N. The diffraction of electric waves by the Earth // Proc. Roy. Soc. 1919. Vol. 95a. P. 546.

3. Фок В. А. Диффракция радиоволи вокруг земной поверхности. М., Л., 1946. 54 с.

4. Фок В. А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М., 1970. 518 с.

5. Краснушкин П. Е., Яблочкин Н. А. Теория распространения сверхдлинных волы. Изд. 2-ое. М.: ВЦ АН СССР, 1963. 94 с.

6. Макаров Г. И., Новиков В. В. Теория распространения волы // 1-я Всесоюзная школа-семинар по дифракции и распространению воли. Паланга, 1965. Москва-Харьков, 1968. С. 242-304,

7. Макаров Г. И., Новиков В. В., Рыбачек С. Т. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. М.: Наука, 1991. 196 с.

8. Макаров Г. И., Новиков В. В., Рыбачек С. Т. Распространение радиоволн в волноводном канале Земля-ионосфера и в ионосфере. М.: Наука, 1993. "150 с.

9. Белоглазов М. И., Ременец Г. Ф. Распространение сверхдлинных радиоволн в высоких широтах. Л: Наука, 1982. 240 с.

10. Ременец Г. Ф., Белоглазов М. И. Отражательные свойства нижней полярной ионосферы, особенности возбуждения и распространения СДВ в высоких широтах (Обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28. № 12. С. 1491-1504.

11. Белоглазов М. И., Ременец Г. Ф. Нижняя ионосфера высоких широт и возможности диагностики условий распространения СДВ (Обзор) // Геомагнетизм и аэроном. 1990. Т. 30. № 5. С. 705-718.1. Литература к 1-ой главе

12. Ременец Г. Ф. Исследование ионизации средней атмосферы высоких широт высокоэнергичными релятивистскими и ультрарелятивистскими электронами по СДВ экспериментальным данным // Вестник С.-Петербург, ун-та. Серия 4. 2001.2di1. Вып. .3 {№ 20). С. 23-38.

13. Lastovicka J., Boska -J. // J. Atm. Terr. Phys. 1982. Vol. 44. No. 9. P. 793.

14. Мизун Ю. Г. Нижняя ионосфера высоких широт. Л.: Наука, 1983. 248 с.

15. Франк-Каменецкий А. В. В кн.: Труды Арктического и Антарктического НИИ. Л., 1980. № 366. С. 58.

16. Nielsen Е. // J. Geophys. Res. 1980. Vol. А85. No. 5. P. 2092.

17. Кузнецов С. H., Столповский В. Г. Релятивистские электроны в авроральной зоне // Космические исследования, 1978. Т. 16. Вып. 4. С. 539.

18. Чарахчьяи А. Н., Голеиков А. Е., Чарахчьян Т. Н. Случаи вторжения в стратосферу частиц внешнего радиационного пояса Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1965. Т. 5. № 4. С. 757-759.

19. Гальпер А. М., Дмитренко В. В., Кириллов- Угрюмов В. Г. и др. // Изв АН СССР, сер. физ. 1970. Т. 34. № 11. С. 2275-2280.

20. Дмитренко В.В., Комаров В. Б., Тверской Б.А. Радиальная диффузия как механизм формирования стационарных потоков высокоэнергичных электронов в магнитосфере Земли // Космические исслед. 1993. Т. 31. Вып. 6. С. 83-86.

21. Baker D. N., Li X., Allen J. N. et al. Recurrent geomagnetic storms and relativistic electron enhancements in the outer magnetosphere: ISTR coordinated measurements // J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102. No. A7. P. 14,141-14,148.

22. Pesnell W.D., Goldberg R. A., Jackman С. H. et al. A search of UARS data for ozone depletions caused by the the highly relativistic electron precipitation events of May 1992 // J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104. No. Al. P. 165-175.

23. Collis P. N., Hargreaves J. K., Korth F. Auroral radio absorption as an indicator of magnetospheric electrons and of condition in the disturbed auroral D-region //J. Atmos. Terr. Phys. 1984, Vol. 46. No. 1. P. 21-38.

24. Callis L. В., Baker D. N. Blake J. B. el al. Precipitating relativistic electrons: their2J2long-term effect on stratospheric odd nitrogen levels //J. Geophys. Res. 1991. Vol. 96. No. D2. P. 2939-2976.

25. Хаякава С. Физика космических лучей. 1: Ядерно-физический аспект. Пер. с англ. Под ред. Иваненко И. П. М., 1973. с.

26. Белоглазова Г. П., Белоглазов М. И. // Геомагнетизм и аэроном. 1982. Т. 22. № 1. С. 56.

27. Ohshio Mitsuo. Ionospheric D-region disturbances caused by solar X-ray flares. -Tokio, 1978. 346 p.

28. Демыкин С. M., Кищук В. П. В кн.: VIII Межведомственный семинар по распространению километровых и более длинных волн радиоволн. Омск, 1982. С. 17.

29. Жулина Е. М., Кища П. В. В кн: Ионосферное прогнозирование. М., 1982. С. 178.

30. Tharne Е. V. Ionospheric profiles up to 160 km: A review of techniques and profiles. In: Methods of measurements and results of lower ionosphere structure. Berlin, 1974. P. 3-22.

31. Gardiner P. P., Pawsey H. L. Study of the ionospheric D-region using partial reflections // J. Atm. Terr. Phys. 1953. Vol. 3. No. 6. P. 321-344.

32. Belrose J. S. Radio wave probing of the ionosphere by the partial reflection of radio waves (from heights below 100 km) // J. Atm. Terr. Phys. 1970. Vol. 32. No. 4. P. 567-596.

33. Coyne T. N. R., Belrose .J. S. The effect of limited height resolution in the differential phase partial reflection experiment //J. Atm. Terr. Phys. 1976. Vol. 38. No. 12. P. 1333-1338.

34. Cohen D. J., Ferraro A. P. Modeling the D-region partial reflection experiment // Radio Sci. 1973. Vol. 8. No. 5. P. 459-465.

35. Беликович В. В., Бенедиктов Е. А., Вяхирев В. Д., Гончаров Н. П., Гришкевич Л. В. // Геомагнетизм и аэроном. 1983. Т. 2-3. № 2. С. 202.

36. Schlegel К., Brekke A, Hang A. -J. Atm. Terr. Phys. 1978. Vol. 40. No. 2. P. 205.

37. Belrose J. S., Iiewit L. W., Bunker R. In: The Polar Ionosphere and Magnitosphere Processes. N. Y., 1970. P. 285.

38. Kossey P. A., Turtle J. P., Pagliarulo R. P. et al. // Radio Science. 1983. Vol. 18.1. No. 6. P. 907.

39. Мисюра В. А., Гоков A. M., Дорохов В. Л. и др. В кн.: Космические исследования на Украине. Киев, 1980. № 14. С. 64.

40. Chakrabarty P., Meek С. Е., Chakrabarty D. К. et cd. // J. Atm. Terr. Phys., 1982. Vol. 44, No. 11. P. 957.

41. Hargreaves J. K., Brekke A. // J. Atm. Terr. Phys. 1981. Vol. 43. No. 10. P. 1093.

42. Rastogi P. K. // J. Atm. Terr. Phys. 1982. Vol. 44. No. 4. P. 313.

43. Писарева В. В., Рыжов В. А. Об использовании метода частичных отражений для исследования D -области // Изв. вузов. Радиофизика. 1973. Т. 16. № 10. С. 14901497.

44. Michael Jones R., Helmut Kapka. The sensitivity of D-region partial reflection to irregular composition // .J. Atm. Terr. Phys., 1978. Vol. 40. No. 6. P. 723-731.

45. Беликович В. В., Бенедиктов Е. А., Толмачева А. В., Бахметьева Н. В. Исследование ионосферы с помощью искусственных периодических неодиородностей. Нижний Новгород. 1999. 156 с.

46. StofFregen W., Delblom П., Omholt A. Some characteristics of the D-region ionization during auroral activity // J. Geophys. Res., 1960. Vol. 65. No. 6. P. 1699-1704,

47. Gregory J. B. Residual ionization in the polar lower ionosphere // J. Geophys. Res. 1962. Vol. 67. No. 10. P. 3829-3841.

48. Хог Арне. Электронная концентрация в области D в зоне полярных сияний в условиях спокойной ионосферы. В кн.: Распределение электрот-тов в верхней атмосфере. М., 1969. С. 76-80.

49. Thomas L. The lower ionosphere. // J. Atm. Terr. Phys. 1971. Vol. 33. No. 2. P. 157-196.

50. Бенедиктов E. А., Вяхирев В. Д., Гончаров Н. П. и др. Вариации электронной концентрации ^-области ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1978. Т. 21. № 3. С. 348-351.

51. Fejer J. A. The interaction of pulsed radio waves in the ionosphere //J. Atm. Terr. Phys. 1955. Vol. 7. No. 6. P. 322-332.

52. Ferraro A. .J., Lee H. S., Rowe J. N. et al. An experimental and theoretical study of the D-region. I. Midlatitude D-region electron density profiles from the radio wave interaction experiment // J. Atm. Terr. Phys. 1974. Vol. 36. No. 5. P. 741-754.

53. Брюнелли Б. E., Кочкин M. M., Пресняков И. П. и др. Метод некогереитиого рассеяния радиоволн. Л.: Наука, 1979. 187 с.

54. Trost Thomas P. Electron concentration in the E and D region at Arecibo // J. Geophys. Res. 1979. Vol. A84. No. 6. P. 2736-2742.

55. Reagon J. В., Watt Т. M. Simultaneous satellite and radar studies of the D region ionosphfcre during the intense solar particle events of August 1972 // J. Geophys. Res. "1976. Vol. 81. No. 25. P. 4579-4596.

56. Hargreaves J. K. //J. Atm. Terr. Phys. 1980. Vol. 42. No. 9/10. P. 783.

57. Fukuyama K. // J. Geophys. Res. 1981. Vol. A86. No. 11. P. 9152.

58. Ecklund W. L., Balsley В. B. // J. Geophys., Res. 1981. Vol. A86. No. 9. P. 7775.

59. Mathews J. D., Breakall J. K. // J. Atm. Terr. Phys. 1982. Vol. 44. No. 5. P. 441.

60. Foster J. C., Doupnik J. R., Stiles G. S. // Geophys. Res. Lett. 1980. Vol. 7. No. 11. P. 929.

61. Потехии Александр Павлович. Развитие радиофизических ,методов исследования верхней атмосферы Земли в .метровом и декаметров ом диапазонах воли. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора фпзико-математических иаук. Иркутск. 2002. 26 с.

62. Armstrong R. J., Folkestacl K., Troim J. A D region sunrize auroral rocket flight // J. Atm. Terr. Phys. 1970. Vol. 32. No. 9. P. 1505-1518.

63. Mechtly E. A. Accuracy of rocket measurements of lower ionosphere electron concentrations // Rad. Sci. 1974. Vol. 9. No. 3. P. 373-378.

64. Есперсен M., Хог А. Лэндмарк Б. Определение электронной концентрации и частоты соударений в арктической области D В кн.: Распределение электронов в верхней атмосфере. М., 1969. С. 38-41.

65. Derblom Н., Ladell L. D-region parameters at high latitudes obtained from rocket experiments // J. Atm. Terr. Phys. 1973. Vol. 35. No. 12. P. 2123-2130.

66. Ogawa Т., Mori H., Miyazaki S. Electron density and temperature profiles in the antarctic ionosphere observed by sounding rockets // J. of the Radio Res. Lab. 1978. Vol. 25. No. 116. P. 73-94.

67. Chakrabarty D.K., Chakrabarty P., Bjorn L. Some studies on the daytime D-region during polar cap absorption // J. Atm. Terr. Phys. 1977. Vol. 39. No. 1. P. 57-68.

68. Mechtly E. A., Smith L. G. Changes of lower ionosphere electron densities with solar zenith angle // Rad. Sci. 1970. Vol. 5. No. 12. P. 1407-1412.

69. Bennett F. D. G., Hall J. E., Dickinson P. H. G. D-region electron densities and collision frequencies from Faraday rotation and differential absorption measurements. // J. Atm. Terr. Phys. 1972. Vol. 34. No. 8. P. 1321-1336.

70. Mochtly E. A., Bowhill S. A., Smith L. G. Changes of lower Ionosphere electron concentrations with solar activity // J. Atm. Terr. Phys. 1972. Vol. 34. No. 11. P. 18991907.

71. Kohnlein W. Electron density models of the ionosphere // Rev. Geophys. Space Phys. 1978. Vol. 16. No. 3. P. 341-354.

72. Dickenson P. H. D., Bennett F. D. G. Diurnal variations in the D region during a storm after-effect // J.Atm. Terr. Phys. 1978. Vol. 40. No. 5. P. 549-558.

73. Suchy K. Definition and use of collision frequencies // Methods of measurements and results of ionosphere structure. Berlin, 1974. P. 23-33.

74. Часовитин Ю. К., Шутпкова, В. Б. // Геомагнетизм и аэроном. 1980. Т. 20. № 2. С. 267.

75. Каширин А. И., Хрюкни В. I1., Часовитин Ю. К. Щука Т. И. // Геомагнетизми аэроном. 1983. Т. 23. № 2. С. 218.

76. Fridrch М., Тогкаг К. М. // J. Atm. Terr. Phys. 1983. Vol. 45. No. 2/3. P. 127.

77. Белоглазов M. И., Забавина И. H. // Геомагнетизм и аэроном. 1982. Т. 22. С. 319.

78. Белоглазов М. EL, Забавина И. Н. // Геомагнетизм и аэроном. 1982. Т. 22. № 3. С. 492.

79. OfFerman D. An integrated GBR compain for the study of the D-region winter anomaly in western Europe 1975/76 // J. Atm. Terr. Phys. 1979. Vol. 41. No. 10/11. P. 1047-1050.

80. Купицен В. E., Терещенко E. Д. Томография ионосферы. М., 1991. с.

81. McNamara L. P. Ionospheric D-region profile data base. A collection of computer-accessible experimental profiles of the D and lower E regions. World Data Cent. A Solar-Terr. Phys. Rept. 1978. No. 67. 30 p.

82. Жулина E. M., Юшина Т. Г. Аналитическое представление высокоширотных Ne(h) профилей в нижней ионосфере. В кн.: Диагностика и моделирование ионосферных возмущений. М., 1978. С. 222-225.

83. Sechrist С. F. Jr. Theoretical models of the D-region. //J. Atm.Terr. Phys. 1972. Vol. 34. No. 10. P. 1565-1590.

84. Mitra. A. P. D-region in disturbed conditions, including flares and energetic particles // J. Atm. Terr. Phys. 1975. Vol. 37. No. 6/7. P. 895-914.

85. Белоглазов M. И., Белоглазова Г. П. // Геомагнетизм и аэроном. 1984. Vol. 24. № 6. С. 1013.

86. Kikachi Т., Oachi С. // World Data Center A. Solar-Terr. Phys. Rep. UAG-83. 1982. P. .367.

87. Демыкин С. M., Кашпар Ю. В., Кищук В. П. и др. В кн.: XIV Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. Л., 1984. Ч. I. С. 284.

88. Kikuchi Takashy, Evans D. S. // J. Radio Res. Lab. 1982. Vol. 29. No. 128. P. 183.

89. Kikuchi Takashy, Evans D. S. // J. Geophys, Res. 1983. Vol. ASS. No. 2. P. 871.

90. Lewis E. A., Rasmussen J. E., Kossev P. A. // J. Geophys. Res. 1973. Vol. A78. No. 19. P. 3903.

91. Rasmussen J. E., Kossey P. A., Lewis E. A. // J. Geophys. Res. 1980. Vol. ASS.1. No. 6. P. 3037.

92. Ременец Г. Ф. В кн.: Проблемы дифракции и распространения воли. Л., 1974. Вып. 13. С. 3.

93. Кашпар Ю. В., Кищук В. П., Никитин А. А. и др. В кн.: XII Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. М., 1978. Ч. 1. С. 191.

94. Field Е: С., Warren R, Е., Warber С. R. // Radio Science. 1983. Vol. 18. No. 3. P. 452.

95. Кашпар Ю. В, Орлов А. Б., Шимкин О. Я. и др. В кн.: XII Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. М., 1978. Ч. 1. С. 189.

96. Backus G., Gilbert .J. // Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1970. Vol. A266. P. 123.

97. Helms W. J. // Radio Science. 1978. Vol. 13. No. 5. P. 853.

98. Shellman E. C. // Radio Science. 1970. Vol. 5. No. 8/9. P. 1127.

99. Masayoshi Mambo, Isamu Nagano, Kiyomi Nakamura et al. // Radio Science, 1983. Vol. 18. No. 1. P. 119.

100. Tkalcevic S. 11 J. Atm. Terr. Phys. 1983. Vol. 45. No. 6. P. 353.

101. Ременец Г. Ф. В кн.: Распространение километровых и более длинных радиоволн. Хабаровск, 1983. С. 16.

102. Белоглазов М. И., Белоглазова, Г. П., Забавина И. Н. и др. В кн.: Распространение радиоволн километрового диапазона. Апатиты: КФ АН СССР, 1987. С. 12.

103. Araki Т., Sato N., Fujii R. et al. 11 Memoirs Nat. Inst. Polar Res. 1986. Vol. 42. P. 45.

104. Araki Т., Sato N., Fujii R., Kikuchi T. // Memoirs Nat. Inst. Polar Res. 1987. Vol. 47. P. 109.

105. Белоглазов M. И., Белоглазова Г. П. В кн.: Распространение радиоволн километрового диапазона. Апатиты: КФ АН СССР, 1987. С. 15.- 110. Tsuruda К., Ikeda М. // J. Geophys. Res. 1979. Vol. А84, No. 9. P. 5325.

106. Tsuruda K,., Machida S., Terasawa T. et al. // J. Geophys. Res., 1982. Vol. A87. No. 2. P. 742.

107. Kintner P. M., Britain R., Kelley M. C. et al. 11 J. Geophys. Res. 1983. V. ASS. No. 9. P. 7065.

108. Inan U. S., Helliwell R, A. // Geophys. Res. Lett. 1982. Vol. 9. No. 9. P. 917.

109. Neubert Т., Ungstrup E., Bahnsen A. // J Geophys. Res., 1983. Vol. ASS. No. 5. P. 4015.

110. Molchanov 0. A., Maltseva О A., Titova E. E. el al. // Adv. Space Res. 1982. Vol. 2. No. 10. P. 227.

111. Титова E. E., Ди В. И., Юров В. Е. и др. // Препринт ПГИ КФ АН СССР № 83-6-25. Апатиты, 1983.

112. Bell Т. F. .James Н. G., Inan U. S. et al. 11 J. Geophys. Res. 1983. Vol. ASS. No. 6. P. 4813.

113. Молчанов О. А. В кн.: Низкочастотные излучения в ионосфере и магнитосфере Земли. Апатиты: КФ АН СССР, 1981. С. 16.

114. Рапопорт В. О. В кн.: Эффекты искусственного воздействия мощным радиоизлучением. М., 198-3. С. 131. '

115. Ларин В. Ф., Смирнов В. С., Васильев А. Н. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 1984. Т. 27. № 1. С. 104.

116. Васильев А. Н., Капустин И. Н., Логинов Г. А. и др. В кн.: Исследование ионосферы и магнитосферы методом активного воздействия. Апатиты: КФ АН СССР, 1977. С. 7.

117. Stubbe Р., Корка Н. // J. Geophys. Res. 1981. Vol. Д86. No. 11. P. 9073.

118. Stubbe P., Корка H., Rietveld M. T. et al. // J. Atm. Terr. Phys. 1982. Vol. 44. No. 12.

119. Котик Д. С., Митяков С. М., Поляков С. В. и др. // Препринт ИПФ АН СССР. № 73. Горький, 1983.

120. Cannon P. S. // J. Atm. Terr. Phys. 1982. Vol. 44. No. 10. P. 819.

121. Беляев П. П., Котик Д. С., Митяков С. Н. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30. С. 248.

122. Арыков А. А., Белоглазов М. И., Васильев А. Н. и др. Физика авроральных явлений. Л.: Наука, 1988. 264 с.

123. Котик Д. С., Мироненко Л. Ф., Митяков С. Н. и др. В кн.: Модификация ионосферы мощным радиоизлучением. М.: Наука., 1986. С. 91.

124. Bar г R., Rietveld М. Т., Stubbe P. el al. // Radio Sci. 1987. Vol. 22. P. 107-3.

125. Ban- R., Stubbe P., Rietveld M. T. et al. //J. Geophys. Res. 1986. Vol. 91. P. 4451.

126. Rietveld M. Т., Mauelshagen H.-P., Stubbe P. el al. 11 J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92. P. 8707.

127. Cannon P. S. // J. Atmos. Terr. Phys. 1982. Vol. 44. P. 831.

128. Бабичеико A. M., Клаии Б. И., Котик Д. С. и др. // ДАН СССР, 1984. Vol. 276. № 4. С. 840.

129. Котик Д. С., Рапопорт В. О., Поляков С. В. и др. В кн.: Низкочастотные излученияв магнитосфере Земли. М.: ИЗМИР АН, 1986. С. 85.

130. Гоков А. М., Мартыненко С. И., Мисюра В. A. v, др. // Геомагнетизм и аэрономия, 1982. Т. 22. С. 748.

131. Holt О., Brekke A., Hansen Т. et al. 11 J. Atmos. Terr. Phys. 1985. Vol. 47. P. 537.

132. Barr R., Rietveld M. Т., Stubbe P. el al. // J. Geophys. Res. 1985. Vol. 90. P. 2881.

133. Imhof W. L., Reagan J. В., Voss H. D. et al. // Geophys. Res. Lett. 1983. V. 10. No. 8. P. 615.

134. Goldberg R. A., Curtis S. A., Barcus J. R. et al. 11 Science, 1983. Vol. 219. No. 4590. P. 1324,

135. Bering E. A., Rosenberg T. J., Benbrook J. R. et al. 11 J. Geophys. Res., 1980. V. A85. No. 1. P. 55.

136. Коврижкин P. А., Могилевский M. M., Молчанов О. M. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. .39. № 5. С. 193.

137. Holzworth R. Н., Koons Н. С. // J. Geophys. Res. 1981. Vol. А86. No. 2. P. 853.

138. Shavvhan S. D., Murphy G. В., Banks P. M. el al. 11 Radio Science. 1984. Vol. 19. P. 471.

139. Марков Г. А. Активные плазменные КНЧ-ОНЧ антенны в ионосфере Земли. В кн.: Труды XII Всероссийской школы-конференции по дифракции и распространению радиоволи. Том 1. М., 2001. С. 149-157.

140. Баддеи К. Дж. Магиито-иоиная теория. В кн.: Геофизика. М., 1964. С. 56135.

141. Grain С. M., Booker Н. G. The effects of ions on low frequency and very low frequency propagation in an abnormally ionized atmosphere // .J.Geophys. Res. 1964. V. 69. No. 21. P. 471.3-4716.

142. Field E. C., Engel R. D. The detection of daytime nuclear bursts below 150 km by prompt VLF phase anomalies. // Proceed. IEEE. 1965. Vol. 53. No. 12. P. 2009-2017.

143. Кириллов В.В. Области, существенные при отражении электромагнитных волн от неоднородных проводящих слоев. В кн.: Проблемы дифракции и распространения волы. - Л., 1978. Вып. 16. С. 99-119.

144. Grain С. М. Ionospheric probing with long wavelength radio waves // .. Atm. Terr. Phys. 1970. Vol. 32. No. 4. P. 551-566.

145. Field E. G. Propagation of ELF waves under normal and naturally disturbed conditions // J. Geophys. Res., Space Phys. 1969. Vol. 74. No. 14. P. 3639-3650.

146. Wieder B. Transmission of VLP radio waves through the ionosphere // Radio Sci. 1967. Vol. 2. No. 7. P. 595-605.

147. Wait J. R., Walters L. C. Reflection of VLP radio waves from an inhomogeneous ionosphere. 2. Perturbed exponential model. // J. Res. Nat. Bur. Stand. 1963. Vol. 67D. No. 5. P. 519-523.

148. Орлов А. В., Уваров A. H. О возможности послойного определения электронной концентрации в дневной нижней ионосфере по экспериментальным данным о СДВ-полях. В кн.: Проблемы дифракции и распространения радиоволи. Л., 1975. Вып. 14. С. 96-109.

149. Piggott W. R., Pitteway М. L. V., Thrane Е. V. The numerical calculation of wave-fields, reflection coefficients and polarization for long radio waves in the lower ionosphere. II // Philos. Trans. Roy.Soc. London, 1965. Vol. 257A. P. 243-271.

150. Barron D. W., Budden K. G. The numerical solution of differential equations governing the reflection of long radio wa.ves from the ionosphere. Ill // Proc.Roy.Soc. -London, 1959. Vol. A249. No. 1258. P. 387-401.

151. Belrose J. S., Segal B. On the interpretation of CW propagation data for long radio waves. In: Methods of measurements and results of lower ionosphere structure. -Berlin, 1974, P. 77-117.

152. Kossey P. A., Rasmussen J. E., Lewis E. A. VLF pulse ionosounder measurementsof the reflection properties of the lower ionosphere. In: Methods of measurements and results of lower ionosphere structure. Berlin, 1974. P. 133-138.

153. Краснушкин П. E. Проблема распространения длинных и сверхдлинных радиоволи вокруг Земли и нижние слои ионосферы (С, Д, Е) в свете теории информации // ДАН СССР. 1961. Т. 139. № 1. С. 67-70.

154. Орлов А. Б., Азарнин Г. В. Основные закономерности распространения сигналов СДВ-диапазона в волиоводном канале Земпя-ионосфера (обзор экспериментальных работ). В кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Л., 1970. Вып. 10. С. 3-107.

155. Deeks D. С. D-region electron distributions in middle latitudes deduced from the reflection of long radio waves // Proc. Roy. Soc. London, 1966. Vol. A291. No. 1426. P. 413-437.

156. Shellman С. H. Electron density distributions in the lower ionosphere with associated error limits derived from VLF and LF sounding data // Racl. Sci. 1970. Vol. 5. No. 8/9. P. 1127-1135.

157. Bailey E. C., Jones Т. B. The accuracy and resolution of model ionosphere derived from VLF propagation parameters //J. Atm. Terr. Phys. 1974. Vol. 36. No. 6. P. 1059-1069.

158. Рыбачек С. Т. О влиянии существенной области ионосферного слоя на характеристики распространения СДВ // Изв. вузов. Радиофизика. 1972. Т. 15. № 9. С. 1300-1303.

159. Азарнин Г. В., Орлов А. Б. Модели дневной нижней ионосферы для прогнозирования СДВ-полей // Геомагнетизм и аэроном. 1976. Т. 16. № 3. С. 454-461.

160. Backus С. Е., Gilbert .J. P. Numerical applications of a formalism for geophysical inverse problems // Geophys. ,1. R. Astr. Soc. 1967. Vol. 13. No. 1-3. P. 247-276.

161. Backus G., Gilbert J. P. Uniqueness in the iversion of inaccurate gross earth data

162. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1970. Vol. A266. P. 123-192.

163. Краснушкин П. E., Князева Т. А. Суточные, сезонные и 11-летние изменения профиля электронной концентрации нижней ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия, 1970. Т. 10. № 6. С. 993-1002.

164. Bain VV. С., May В. R. D-region electron-density distribution from propagation data // Proc. IEE. 1967. Vol. 114. No. 11. P. 1593-1597.

165. Bain VV. C., Harrison M. D. Model ionosphere for D-region at summer noon during sunspot maximum // Proc. IEE. 1972. Vol. 119. No. 7. P. 790-796.

166. Краснушкин П. E., Федоров E. H. Определение профиля электронной концентрации нижней ионосферы по наземным полям радиоволн с учетом возможного провала ионизации // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14. № 6. С. 894-1002.

167. Bremer J., Singer W. Diurnal, seasonal and solar-cycle variations of electron densities in the ionospheric D- and E-regions. J. Atm. Terr. Phys. 1977. Vol. 39. No. 1. P. 25-34.

168. Thomas L., Harrison M. D. The electron density distributions in the D-regions during the night and presunrize period // J. Atm. Terr. Phys. 1970. Vol. 32. No. 1. P. 1-14.

169. Rinnert K. Electron density profiles in the lower ionosphere deduced from long path LVF wave propagation // Radio Sci. 1973. Vol. 8. No. 10. P. 829-836.

170. Schafer J. The diurnal variation of the electron density of the midlatitude ionospheric D-region deduced from VLF-measurements // .J. Geophys. 1977. Vol. 42. No. 4. P. 361-372.1. Литература ко 2-ой главе

171. Ременец Г. Ф. О некоторых особенностях распространения сверхдлиниых волн ночью. В кн.: X Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. Тез. докл. Секция "1. М.:.Наука, 1972. С. 178-182.

172. Troger U. Phase instability in connection with polarization variations. In: Phaseand frequency instabilities in electromagnetic wave propagation. AGARD Conf. Proc. 33. 1970. P. 97-102.

173. Svennesson J. Polarization measurements of frequency stabilized VLF signals. -"Kiruna Geophys, Observ. Rep.", 1971. No. 716. P. 1-32.

174. Леонов В. И., Г.Ф. Ременец, О. Я. Шимкин. Экспериментальная регистрация ТЕ- компонент С'ДВ-полей в дальней зоне // X Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. Тезисы докладов. Секция 1. М.: Наука, 1972. С. 231-234.

175. Ременец Г. Ф., Леонов В. И. Физическая интерпретация суточного хода ТМ- и ТЕ-компонент СДВ-поля в дальней зоне // Изв. вузов. Радиофизика, 1973. Т. 16. № 2. С. 181-187.

176. Crombie D. D. // J. Res. NBS, 1964. Vol. 68D. No. 1. P. 27.

177. Рыбачек С. Т. Учет неоднородности ионосферы в задаче о распространении СДВ в волноводном канале Земля ионосфера // Проблемы дифракции и распространения волы. Вып. 8. - Л.: ЛГУ, 1968. С. 152-164.

178. Ременец Г. Ф. Характеристики распространения нормальных волн для нескольких моделей ночных приземных волноводов // Геомагнетизм и аэрономия. 1973. Т. 13. № 5. С. 857-865.

179. Леонов В. И., Ременец Г. Ф. Регистрация горизонтальной поляризации СДВ-полей в дальней зоне и свойства нижней ионосферы В кн.: Физика ионосферы. М.: Наука, 1976. С. 36-37.

180. Ременец Г. Ф., Леонов В. И. Анализ суточных вариаций основной и вторичной компонент СДВ-поля станции NDT в Петропавловске-Камчатском // Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 16. Л.: ЛГУ, 1978. С. 194-208.

181. Bickel .J. Е., Forguson J. A., Stanley G. Y. Experimental observation of magnetic field effects on VLF propagation at night // Radio Sci. 1970. Vol. 5. No. I. P. 19-26.

182. Белоглазов M. И., Ременец Г. Ф. Экспериментальная оценка, суточных вариаций вторичной компоненты СДВ-сигнала на авроральной трассе В кн.: Физикаполярной ионосферы. Л.: Наука, 1982. С. 110-119.

183. Белоглазов М. И., Белоглазова Г. П., Капустин И. Н. Аппаратура для фазо-амплптудыых измерений СДВ-сигналов.- В кн.: РИПОРТ, 1975. ВИМИ. № 8. Реф. № 3-4188.

184. Ремеиец Г. Ф., Лещенко В. С. Двухнедельное возмущение отражательных свойств нижней ионосферы после начала сильной магнитной бури 27 августа 1978 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1983. Т. 23. № 6. С. 935-939.

185. Безродный В. П., Блиох П. В., Шубова Р. С., Шульга В. Ф., Ямпольский Ю. М. // Изв. вузов. Радиофизика. 1974. Т. 17. С. 1671.

186. Belrose J.S. In: Propagation of radio waves at frequencies below 300 kc/s. N. Y., 1963. P. 149.

187. Burgess В., Jones Т. B. // IEE. 1975. Vol. 45. P. 47.

188. Oksman .J., Wagner С. V., Kaila K., Lauter E.-A. // Planet. Space Sci. 1981. Vol. 29. P. 405.

189. Geophys. Res., 1977. Vol. 82. P. 1519.

190. Осадчий А. Ф., Ременец Г. Ф., Хованский К. Ii., Ямпольский Ю. М. В кн.: VIII Межведомств, семинар по распространению километровых и более длинных волн (тезисы докладов). Омск, 1982. С. 20.

191. Solar-geophys. Data Promt Reports. Boulder, 1978. No. 410. Part 1; No. 411. •Parti.

192. Гюннинен Э. M., Забавила И. Ii. В. кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 5. Л.: Изд-во ЛГУ, 1966. С. 5.

193. Гюннинен Э. М., Макаров Г. И., Новиков В. В., Рыбачек С. Т. В кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 3. Л.: Изд-во ЛГУ, 1964. С. 5.201. 1978 Межведомств, комиссии единой службы времени при Госстандарте СССР. М.: 1977.

194. Ременец Г.Ф., Хидекель В. А. Нетрадиционное "трехлучевое" описание распространения длинных воли в переходных условиях деиь-иочь // Изв. вузов. Радио-'физика, 1986. Т. 29. С. 497-499.

195. Осадчий А. Ф., Ременец Г. Ф. В кн.: XIII Всесоюзная конференция по распространению радиоволн, Горький, июнь 1981 г. Часть 2. М.: Наука. 1981. С. 294-296.1. Литература к 3-ей главе

196. Краснушкин П. Е., Байбулатов Р. Б. // ДАН СССР, 1969. Т. 188. С. 2.

197. Галюк 10.П., Иванов В.И. // Проблемы дифракции и распространения волы. Л.: ЛГУ, 1978. Вып. 16. С. 148.

198. Ременец Г. Ф., Белоглазов М. И. О динамике нижней ионосферы во время авроральных возмущений по СДВ-данным // Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22. № 2. С. 205-210.

199. Новиков В. В. В кн.: Проблемы дифракции и распространения волы. Вып. 1. Л.: ЛГУ, 1962. С. 116.

200. Гаврилова Н. С., Кириллов В. В. В кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 5. Л.: ЛГУ, 1966. С. 31.

201. Белоглазов М. И. // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18. С. 85.

202. Wait J. R., Walters L. С. // J. Res. Nat. Bur. Standarts, 1963. V. 67D. P. 519.

203. Ременец Г. Ф., Белоглазов М. И., Тамкуи Л. Г. Модифицированный метод анализа СДВ-аномалий и динамика нижней кромки ионосферы во время ППШ // Геомагнетизм и аэрономия. '1989. Т. 29. № 1. С. 45-50.

204. Ременец Г.Ф., Белоглазов М.И. Предварительный анализ динамики отражательных свойств нижней ионосферы на заходе Солнца для авроральной трассы (по СДВ данным) // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25. № 1. С. 69-72.

205. Белоглазов М. И., Забавина И. П. // Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22. С. 492.

206. Bickel J. Е., Ferguson J. A., Stanley G. V. // Radio Sci., 1970. V. 5. P. 19.

207. Remenets G. F., Beloglazov M. I. Dynamics of an auroral low ionospheric fringe at geophysical disturbances on 29 September 1989 // Planet. Space Sci. 1992. Vol. 40. P. 1101-1108.

208. Ременец Г. Ф. Динамика нижней кромки ионосферы во время геофизических возмущений 29 сентября 1989 г. // Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 26 СПб.: Изд-во СПбГУ, 1994. С. 80-102.

209. Вспышка космических лучей 16 февраля 1984. Якутск, 1986. 10 с.

210. Hanser F. A. Sellers В. World Data Center A for solar-terrestrial physics, (JAG-96. July 1987. Boulder, USA. P. 106.

211. Barcus J. R., Hudnut K. D., Stauning P. et al. // J. Atmos. Terr. Phys. 1986. V. 48. P. .375.

212. Hargreaves J. K., Ranta H., Ranta A. and et al. •// Planet. Space Sci., 1987. V. 35. P. 947.

213. Ременец Г. Ф. Два типа частотных зависимостей ТМ и Т^-нормальных волн в окрестности точки вырождения // Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 12. Л.: ЛГУ, 1973. С. 211.

214. Solar Geophysikal Data Prompt Report. Boulder, Colorado, 1989. October. No. 542. Part 1.

215. Remenets G. F. Unique ground VLF monitoring of relativistic electron precipitations. In: "Problems of Geospace", Eds. M. I. Pudovkin, B. P. Besser, W. Riedler and A. M. Lyatskaya Austria, Vienna: Austrian Academy Sci. Press, 1997. P. 273-278.

216. Фейнберг E. Л. Распостранение радиоволн вдоль земной поверхности. М.: АН СССР, 1961. 546 с.

217. Ременец Г. Ф. Исследование динамики аномальной ионизации верхней атмосферы высоких широт по СДВ-зкспериментальным данным // Космическая радиофизика,. Приложение к журналу "Электромагнитные волны и электронные системы".

218. М., 1998. Вып. 3. С. 33-43.

219. Solar-Geophys. Data. Boulder, Colorado, 1989. Part 1. No. 545. P. 89.

220. Remenets G. F., Bondarenko V. V. Numerical analysis of the ionized atmosphere caused by the ultrarelativistic electron precipitations. In: 4-th International Conference "Problems of Geocosmos". Book of abstracts. Saint-Petersburg, 2002. P. 59.

221. Ременец Г. Ф. Аномальные явления высокоширотных высыпаний ультрарелятивистских электронов. В кн.: Активные процессы на Солнце и звездах. Тезисы конференции стран СНГ и Прибалтики. С.-Петербург, 1-6 июля 2002 г. С.Петербург, 2002. С. 39.

222. Hollingworth J. The Prpagation of Radio Waves // .J. Inst. Electric. Ings., 1926. V. 64. P. 579. •

223. Kubyshkina and et al. Vienna (Austria), 1999. P. 275-281.

224. An addition to this publication is in: Physics of Auroral Phenomena. Proceedings of the 25th Annual Apatity Seminar. Препринт Полярного геофизического инст. РАН: PGI-02-03-113. Apatity, 2002. P. 166.

225. Гюннинен Э. М., Забавина И. Н.'Распространение длинных радиоволн и неоднородная ионосфера В кн.: Проблемы дифракции и распространения волн. Вып. 7. Под ред. Гюниинена Э. М. Л., 1968. С. 142-151.

226. Белоглазов М. И., Ременец Г. Ф., Немиров В. П. Обратная СДВ-задача в случае нескольких вторжений релятивистских электронов в верхнюю атмосферу в 1986 г. В кн.: Дифракция и распространение волн. Вып. 28. Ред. Жевелев В. В. -СПб., 1998. С. 78-82.

227. Beloglazov M. I., Remenets G. F., Nemirov V. P. Upper atmosphere ionization by the EEPs in 1985-86 and VLF inverse problem // Physics of Auroral Phenomena.

228. Prceedings of the 22nd Annual Apatity Seminar. Препринт Полярного геофизического инст. РАН: PGI-99-01-107. Apatity, 1999. P. 121.

229. Baker D. N., Goldberg R. A., Herrero F. A. et al. Satellite and rocket studies of relativistic electrons and their influence on the middle atmosphere // J. Atmos. Terr. Phys., 1993. Vol. 55. No. 13. P. 1619-1628.

230. Белоглазов М. И., Немиров В. П., Ременец Г. Ф. Обратная СДВ- задача в случае нескольких вторжений релятивистских электронов в атмосферу в 1986 году. В кн.: Региональная 23-ья конференция по распространению радиоволн. СПб.: РАН, 1997. С. 33.

231. Немиров В. П., Ременец Г. Ф. Ионизация верхней атмосферы релятивистскими электронами и обратная СДВ-задача. В кн.: Труды 11 всероссийской школы-конференции по дифракции и распространению радиоволн. М.: МГУ, 1998. С. 2-37.

232. Белоглазов М. И., Немиров В. П., Ременец Г. Ф. Количественный анализ различных типов аномальных СДВ возмущений. В кн.: Региональная 4-ая конференция по распространению радиоволн. С.-Петербург, РАН, 1998. С. 25.

233. Beloglazov M.I., Remenets G.F. Unique ground VLF monitoring of the rela-tivistic electron precipitations. В кн.: Физика авроральных явлений. 20-ый ежегодный Апатитский семинар. Тезисы докладов. Мурм. обл., Апатиты: РАН, 1997. С. 28.

234. Ременец Г. Ф. Уникалность СДВ-метода по регистрации вторжений релятивистских электронов в авроральную атмосферу. В кн.: Региональная 23-ья конференция по распространению радиоволн. СПб.: РАН, 1997. С. 47.

235. Remenets G. F., Bondarenko V. V. Numerical analysis of the ionized atmosphere caused by the ultrarelativistic electron precipitations. In: 4-th International Conference "Problems of Geocosmos". Book of abstracts. Saint-Petersburg, 2002. P. 59.

236. Baker D.N., Goldberg R.A., Herrero F.A. et al. Satellite and Rocket Studies of Relativistic Electrons and Their Influence on the Middle Atmosphere. // J. Atmos. Terr. Phys., 1993. Vol. 55, No. 13. P. 1619-1628.

237. Roldugin V. С., M. I. Beloglazov, G. F. Remenets. Total ozone decrease in the Arctic after REP events // Annales Geophysicae, 2000. Vol. 18. No. 3. P. 332-336.