Sankt-Peterburg, Russian Federation
Sankt-Peterburg, Russian Federation
The results of the paper were based upon data on magnetic storms for a five-year period (2008–2012) such as vertical sounding data, magnetometer and riometer data from the Sodankylä station, and satellite data. The main efforts were directed to reveal the relationship between the level of absorption in the ionospheric D-region and magnetic field intensity in a disturbance bay. We detected thresholds in the level of absorption when ionospherically reflected signals were absent in the vertical sounding. Another task of the study was to reveal the relationship between maximum frequencies of Es layers and magnetic field intensity for the magnetic storm period. We established differences between the mentioned regularities for daytime and nighttime periods.
absorption, ionosphere, D-region, sporadic Es, magnetic storms
ВВЕДЕНИЕ
В программах «Космическая погода», «Солнечно-земные связи», CEDAR и других подобных, как известно, большое внимание уделяется вопросам влияния магнитосферных бурь/суббурь на ионосферу Земли. Ранее в работе [Благовещенский, 2011] изучались закономерности вариаций параметров верхней ионосферы во время геомагнитных возмущений типа бурь и суббурь. В настоящем исследовании рассматривается поведение параметров нижней ионосферы, существенно влияющих, в частности, на распространение декаметровых волн, в периоды магнитных бурь. К числу этих параметров относятся поглощение в D-области и спорадические слои в Е-области. Анализ проводился на основе данных вертикального зондирования (ВЗ) ионосферы, магнитных и риометрических измерений, полученных в обс. Соданкюля (Финляндия) [www.sgo.fi]. Необходимость комплексного анализа обусловлена недостаточностью статистических и физических сведений о характере вариаций параметров авроральной ионосферы во время магнитных возмущений, которые часто случаются в высоких широтах.
В работах [Дриацкий, 1974; Hunsucker, Hargreaves, 2003] представлены многолетние исследования характера риометрического поглощения на полярных станциях Арктики и Антарктики. Основные результаты, касающиеся геомагнитных широт, где расположена обс. Соданкюля (64.1°), сводятся к следующему.
1. В отличие от полярных сияний, авроральное поглощение (АА) наблюдается в кольцевой зоне с максимумом на геомагнитной широте 67°. С ростом магнитной активности зона АА смещается к югу.
2. В течение суток АА имеет два максимума - в околополуночное и предполуденное время, минимум в 19-20 ч местного геомагнитного времени (МГВ).
3. Характер АА и геомагнитная возмущенность находятся в сложной взаимосвязи. АА ночью сопровождается отрицательными бухтами магнитного поля. Вечером АА сопровождается положительными бухтами. В дневное время АА наблюдается преимущественно при спокойном магнитном поле. АА появляются чаще в период фазы восстановления магнитной бури.
4. В ночное время более энергичная часть вторгающихся потоков ответственна за АА, а менее энергичная часть - за появление полярных магнитных возмущений. В дневное время имеют место лишь энергичные потоки, приводящие к АА.
Главное внимание будет уделено сложным взаимосвязям во время магнитных бурь между АА и магнитной активностью. Представляется интересным установить, например, зависимость уровня поглощения (в дБ) от интенсивности магнитного поля (Х-компоненты) в ночных и дневных условиях. Другой интересный вопрос - каковы пороги поглощения, после которых Еs- и F2-отражения при ВЗ ионосферы исчезают и отсутствуют полностью. Анализ поведения уровня поглощения во время магнитных бурь проводился с привлечением спутниковых данных.
Известно, что для высоких широт характерно частое появление спорадических слоев Es, особенно в ночные часы зимнего периода. Изучению поведения Еs-слоев в высоких широтах посвящен ряд работ [Разуваев, 1991; Hunsucker, Hargreaves, 2003; Hunsucker et al., 1996; Pirog et al., 2000; Rodger et al., 1983]. В них рассмотрен широкий спектр вопросов - от морфологической картины образования слоев Es, их структуры, основных параметров и до статистических особенностей появления в различных условиях. Однако поведение Es-слоев в периоды магнитных бурь изучено явно недостаточно, остается еще ряд нерешенных вопросов, например, как изменяются значения максимальных частот foЕs в зависимости от интенсивности магнитного поля в бухте возмущения соответственно в ночных и дневных условиях. Этот вопрос также будет затронут в настоящей работе.
1. Blagoveshchensky D.V. Korotkie volny v anomal´nyh radiokanalah [Short waves in the anomalous radio channels]. Saarbrücken, LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH&Co., 2011, 422 p. (in Russian).
2. Blagoveshchenskii D.V. Effects of geomagnetic storms (substorms) on the ionosphere: 1. A rewiew. Geomagnetism and Aeronomy. 2013, vol. 53, no. 3, pp. 275-290.
3. Driatsky V.M., Priroda anomal´nogo pogloshcheniya kosmicheskogo radioizlucheniya v nizhnei ionosfere vysokih shirot [The nature of anomalous absorption of cosmic radiation in the lower ionosphere at high latitudes], Leningrad, Gidrometizdat Publ., 1974, 224 p. (in Russian).
4. Hunsucker R.D., Hargreaves J.K. The High-Latitude Ionosphere and Its Effects on Radio Propagation. Cambridge University Press, 2003, pp. 477-482.
5. Hunsucker R.D., Rose R.B., Adler R.W., Lott G.K. Auroral-E mode oblique HF propagation and its dependence on auroral oval position. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1996, vol. 44, no. 3, pp. 383-388.
6. Pirog O.M., Urbanovich V.D., Zherebtsov G.A. Effects of substorms in the night auroral E-region. 5th International Conference on Substorms: Abstr. St.-Petersburg, 2000, pp. 545-547.
7. Razuvaev O.I. Sporadic ionization in high-latitude geophysical studies. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics Research], Moscow, Nauka Publ., 1991, iss. 93, pp. 3-16 (in Russian).
8. Rodger A.S., Morrell C., Dudney J.R. Studies of sporadic E (Es) associated with the main ionospheric trough. Radio Sci. 1983, vol. 18, no. 6, pp. 937-946.
