Иркутск, Россия
Иркутск, Иркутская область, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
На Иркутском радаре некогерентного рассеяния (ИРНР) проводятся регулярные пассивные радионаблюдения излучения Солнца и других мощных радиоисточников. В работе описан метод абсолютных измерений спектральной плотности потока мощности солнечного излучения на ИРНР. Под абсолютными измерениями имеется в виду определение плотности потока мощности в физических единицах [Вт·м–2·Гц–1]. Антенна ИРНР представляет собой рупор с частотным сканированием, поэтому наблюдение радиоисточников происходит на разных частотах. К тому же в раскрыве антенны имеется поляризационный фильтр, пропускающий только одну (горизонтальную) поляризацию. Для получения абсолютных значений плотности потока приемный тракт ИРНР калибруется по излучению радиоисточника Лебедь-А. Поскольку положение Солнца в диаграмме направленности ИРНР определяется частотой, отличной от частоты наблюдения Лебедя-А, проводится дополнительная калибровка общей амплитудно-частотой характеристики антенны в рабочем диапазоне 154–162 МГц по фоновому космическому радиоизлучению. Размеры солнечного диска сопоставимы с шириной главного лепестка установки в направлении север—юг, поэтому требуется учитывать форму распределения яркости в рабочем диапазоне частот. Средняя плотность потока мощности излучения спокойного Солнца составила ~5 sfu (solar flux units, 10–22 Вт·м–2·Гц–1) на частоте 161 МГц.
поток Солнца, абсолютные измерения, Иркутский радар некогерентного рассеяния (ИРНР)
ВВЕДЕНИЕ
Иркутский радар некогерентного рассеяния (ИРНР) работает в диапазоне 154–162 МГц и ис-пользуется для проведения ионосферных, спутниковых и радиоастрономических наблюдений. Ранее радар был модернизирован — разработана цифровая система приема, позволяющая хранить принятые реализации сигнала в комплексном представлении [Potekhin et al., 2009]. Это дает возможность отложенной обработки квадратур принятых сигналов. Антенна ИРНР представляет собой рупор размерами 246×12 м, разделенный перегородкой на два полурупора с шириной диаграммы направленности (ДН) 0.5°×20°. В антенне установлен поляризационный фильтр, пропускающий только горизонтальную компоненту поляризации падающей волны. Радар обладает частотным принципом сканирования — главный лепесток ДН наклоняется на 30° от вертикального положения в южном направлении при изменении частоты от 154 до 162 МГц. Это позволяет про-водить пассивные наблюдения за Солнцем в летнее время, а также за мощными радиоисточниками (Лебедь-А, Кассиопея, Крабовидная туманность) и фоновым космическим радиоизлучением круглогодично.
Ранее на ИРНР проводились измерения принятой мощности в относительных единицах [Васильев и др., 2013], однако научную ценность для сравнения с данными других инструментов представляют абсолютные измерения спектральной плотности потока мощности излучения S [Вт м–2 Гц–1]. Стоит отметить, что часто под абсолютными измерениями понимают измерения, проводимые без регулярной калибровки на радиометрах с известными характеристиками антенно-приемного тракта. В данной работе под абсолютными измерениями понимается определение значений физических параметров после калибровки приемного тракта. Интенсивность и пространственное распределение радиоизлучения Солнца в значительной степени определяются частотой, а низкочастотных установок с большой эффективной площадью мало. Кроме того, во время мощных радиобурь на Солнце интенсивность излучения в низкочастотном диапазоне может возрастать в несколько сотен раз. Абсолютные измерения спектральной плотности потока мощности различными методами имеют длительную историю [Baars, 2014]
Однако при разработке алгоритма калибровки радара ИРНР необходимо было учесть ряд особенностей: частотный принцип сканирования, сильную неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) антенной системы и узкую полосу приемного тракта.
1. Васильев Р.В., Кушнарев Д.С., Кашапова Л.К. и др. Первые результаты радионаблюдений Солнца и мощных дискретных источников на Иркутском радаре // Астрономический журнал. 2013. Т. 90, № 11. С. 948-958. DOI:https://doi.org/10.7868/S0004629913110078.
2. Васильев Р.В., Глоба М.В., Кушнарев Д.С. и др. Модель сигнала дискретного космического радиоисточника для Иркутского радара некогерентного рассеяния // XXV Всероссийская открытая конференция «Распространение радиоволн». Томск, 2016. Т. 3. С. 122-125.
3. Лебедев В.П., Медведев А.В., Кушнарев Д.С. Методика калибровки диаграммы направленности Иркутского радара НР // Труды IX конференции молодых ученых «Физические процессы в космосе и околоземной среде». Иркутск, 2006. С. 185-188.
4. Baars J. History of flux-density calibration in radio astronomy // The Radio Science Bulletin. 2014. N. 348. P. 47-66. DOI:https://doi.org/10.23919/URSIRSB.2014.7909943.
5. de Oliveira-Costa A., Tegmark M., Gaensler B.M., et al. A model of diffuse Galactic radio emission from 10 MHz to 100 GHz // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2008. V. 388. P. 247-260. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2008.13376.x.
6. Heald G.H., Pizzo R.F., Orru E., Breton R.P., et al. The LOFAR Multifrequency Snapshot Sky Survey (MSSS). I. Survey description and first results // Astronomy & Astrophysics. 2015. V. 582. P. A123, 1-22. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201425210.
7. Kundu M.R., Gergely T.E., Erickson W.C. Ob-servations of the quiet Sun at meter and decame-ter wavelengths // Solar Physics. 1977. V. 53. P. 489-496. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00160291.
8. Leblanc Y., le Squeren A.M. Dimensions, temperature and electron density of the quiet corona. Their variations during the solar cycle // Astronomy & Astrophysics. 1969. V. 1. P. 239-248.
9. Medvedev A.V., Zavorin A.V., Lebedev V.P., et al. Incoherent scatter radar directional pattern using radio astronomical observations // Eighth International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. Proc. SPIE 4678. Irkutsk, 2002. DOI:https://doi.org/10.1117/12.458495.
10. Potekhin A.P., Medvedev A.V., Zavorin A.V., et al. Recording and control digital systems of the Irkutsk Incoherent Scatter Radar // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49, N. 7. P. 1011-1021. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793209070299.
11. Setov A.G., Medvedev A.V., Lebedev V.P., et al. Calibration methods for absolute measurements at the Irkutsk incoherent scatter radar //, 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. Proc. SPIE 10466. Irkutsk, 2017. DOI:https://doi.org/10.1117/12.2287328.
