Determination of the Effective Collision Frequency of Electrons in the E and D Regions of the High-Latitude Ionosphere from Analysis of Radio Occultation Measurements

V. N. Gubenko; Губенко В. Н.; V. E. Andreev; Андреев В. Е.; I. A. Kirillovich; Кириллович И. А.; T. V. Gubenko; Губенко Т. В.; A. A. Pavelyev; Павельев А. А.; D. V. Gubenko; Губенко Д. В.

doi:10.31857/S0023420623600137

Определение эффективной частоты столкновения электронов в области E и D ионосферы высоких широт по данным анализа радиозатменных измерений

Авторы: Губенко В.Н.¹, Андреев В.Е.¹, Кириллович И.А.¹, Губенко Т.В.¹, Павельев А.А.¹, Губенко Д.В.¹
Учреждения:
1. Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
Выпуск: Том 61, № 6 (2023)
Страницы: 454-460
Раздел: Статьи
URL: https://j-morphology.com/0023-4206/article/view/672555
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023420623600137
EDN: https://elibrary.ru/CBKGGX
ID: 672555

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучение столкновений между электронами и нейтральными молекулами представляет особый интерес для физики ионосферы Земли, в частности, с точки зрения определения ионосферной проводимости и токовых систем в нижней ионосфере планеты и выяснения роли, которую эти столкновения играют в ослаблении радиоволн, распространяющихся внутри D- и Е-областей ионосферы. Эффективную частоту столкновений электронов можно оценить по лабораторным исследованиям подвижности электронов в атмосферных газах в сочетании с ракетными измерениями температуры и плотности частиц в верхней атмосфере Земли, также ее можно определить независимо из анализа радиозатменных данных. Нами разработан метод восстановления вертикальных профилей коэффициента поглощения дециметровых (длина волны ∼19 см) радиоволн, базирующийся на решении обратной задачи о поглощении сигнала в D- и Е-областях ионосферы Земли. По результатам анализа радиозатменных данных спутников FORMOSAT-3/COSMIC были определены высотные профили коэффициента поглощения дециметровых (ДМ) радиоволн в ионосфере планеты во время магнитной бури 22–23.VI.2015. Известно, что величина коэффициента поглощения на данной фиксированной частоте прямо пропорциональна произведению электронной плотности и частоты столкновений электронов с ионами и нейтралами. С использованием полученных данных о вертикальных профилях коэффициента поглощения ДМ-радиоволн и электронной плотности, восстановленных из анализа радиозатменных данных FORMOSAT-3/COSMIC, была оценена эффективная частота столкновений электронов в D- и Е-областях высокоширотной ионосферы Земли. Практическая значимость изучения частоты столкновений электронов и эффектов поглощения радиоволн в D- и Е-областях ионосферы планеты связана с обеспечением бесперебойной работы систем космической радиосвязи и навигации.

Список литературы

Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. Радиозатменные исследования возмущений в ионосфере Земли во время магнитной бури 22–23 июня 2015 года // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 6. С. 713–722. https://doi.org/10.31857/S0016794021060067
Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. Вариации параметров радиоволн в высокоширотной ионосфере Земли на трассах спутник–спутник во время геомагнитной бури 22–23.VI.2015 // Космич. исслед. 2021. Т. 59. № 3. С. 191–195. https://doi.org/10.31857/S0023420621030055
Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. Коэффициент поглощения дециметровых радиоволн (∼19 см) в ионосфере Земли по результатам решения обратной задачи в радиозатменных спутниковых исследованиях во время магнитной бури в июне 2015 г. // Космич. исслед. 2022. Т. 60. № 6. С. 471–478. https://doi.org/10.31857/S0023420622060036
Andreev V.E., Gubenko V.N., Kirillovich I.A. GPS L1 signals absorption in high-latitude lower ionosphere during severe geomagnetic storm in June 2015 // J. Physics: Conference Series. 2021. V. 1991. Iss. 1. Art. ID. 012006. https://doi.org/10.1S088/1742-6596/1991/1/012006
Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 518 с.
Friedrich M., Torkar K.M. Collision frequencies in the high-latitude D-region // J. Atmospheric and Terrestrial Physics. 1983. V. 45. Iss. 4. P. 267–271. https://doi.org/10.1016/S0021-9169(83)80048-8
Spencer E., Patra S., Andriyas T. et al. Electron density and electron neutral collision frequency in the ionosphere using plasma impedance probe measurements // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. Iss. A9. Art. ID. A09305. https://doi.org/10.1029/2007JA013004
Горбунов М.Е. Физические и математические принципы спутникового радиозатменного зондирования атмосферы Земли. М.: ГЕОС, 2019. 290 с.
Belrose J.S., Hewitt L.W. Variation of Collision Frequency in the Lowest Ionosphere with Solar Activity // Nature. 1964. V. 202. Art. ID. 4929. P. 267–269.
Belrose J.S. The Lover Ionospheric Regions // Physics of the Earth’s Upper Atmosphere / eds. Hines C.O., Paghis I., Hartz T.R., Fejer J.A. Englewood Cliffs: Prentice-Hall Inc., 1965. P. 46–72.
Fejer J.A. Motions of Ionization // Physics of the Earth°s Upper Atmosphere / eds. Hines C.O., Paghis I., Hartz T.R., Fejer J.A. Englewood Cliffs: Prentice-Hall Inc., 1965. P. 157–175.
Gokov A.M., Tyrnov O.F. Modeling of the electron-molecule collision frequency variations in the undisturbed midlatitude D-region on the experimental basis // 24th Intern. Crimean Conf. “Microwave and Telecommunication Technology 2014” (CriMiCo’2014). P. 1099–1100.
Beharrell M., Honary F. A new method for deducing the effective collision frequency profile in the D-region // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. Iss. A05. Art. ID. A05303. https://doi.org/10.1029/2007JA012650