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://ogarev-online.ru/0023-4206/article/view/231805
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023420623600137
EDN: https://elibrary.ru/CBKGGX
ID: 231805

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

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