Прага, Чехия
Москва, Россия
Москва, Россия
Представлены результаты моделирования ионосферного альфвеновского резонатора (ИАР) и сравнение результатов прохождения электромагнитных волн через ИАР к земной поверхности с динамическим спектром одновременных наблюдений спектральных резонансных структур (СРС). Для моделирования ИАР были использованы параметры ионосферы, полученные по измерениям программы СР-1 скандинавского радара EISCAT. На основе построенной модели ИАР были вычислены коэффициенты отражения RC(f) и прохождения TC(f) электромагнитных волн в частотной области 0–5 Гц. Наблюдаемые динамические спектрограммы СРС состоят из спектральных линий, у которых уверенно определяются частоты, временные вариации частот и расстояния между соседними резонансными линиями. Вычисленные частоты максимумов коэффициента прохождения сигналов TC к земной поверхности соответствуют наблюдаемым частотам динамического спектра СРС.
ионосферный альфвеновский резонатор, коэффициенты отражения и прохождения, динамические спектры, спектральные резонансные структуры
ВВЕДЕНИЕ
Многочисленные исследования спектральных резонансных структур (СРС) связывают их появление на Земле с влиянием ионосферного альфвеновского резонатора (ИАР) [Pokhotelov et al., 2001] на прохождение альфвеновских волн в частотном диапазоне от долей до нескольких герц через ионосферу Земли. Первые экспериментальные исследования СРС были проведены на среднеширотной станции вблизи Нижнего Нов-города и на высокоширотной станции Кильписъярви (Kilpisjärvi, Финляндия, L=6) [Belyaev et al., 1989, 1990]. Типичные СРС показаны на рис. 1 [Pokhotelov et al., 2003]. Проводились исследования СРС на высоких широтах [Yahnin et al., 2003; Pokhotelov et al., 2003]. В работе [Гульельми, Потапов, 2017] показана связь появления СРС в обс. Монды с солнечным ветром. Кроме наблюдений на земной поверхности, были проведены наблюдения СРС на спутниках FREJA и FAST [Grzesiak, 2000; Chaston et al., 2002]. При исследовании связи СРС на земной поверхности с влиянием ИАР модель ионосферы строилась на основе известных численных моделей ионосферы и реальных ионосферных параметров, полученных с использованием ионозондов [Belyaev et al., 1999; Семенова, Яхнин, 2014]. В нашей работе для построения модели ионосферы были использованы реальные данные по ионосферной плазме, измеренные с помощью программы СР-1 скандинавского радара EISCAT, расположенного вблизи ст. Кильписъярви, на которой одновременно наблюдались СРС. Цель нашей работы состояла в количественном описании спектров СРС, возникающих при прохождении электромагнитных волн в частотном диапазоне 0–5 Гц через ионосферу к земной поверхности под влиянием альфвеновского резонатора.
Рис. 1. Типичный динамический спектр СРС, зарегистрированный в обс. Борок 15.09.1996 г.
1. Гульельми А.В., Потапов А.С. Влияние меж-планетного магнитного поля на УНЧ-колебания ионосферного резонатора // Космические иссл. 2017. Т. 55, № 4. С. 263-267.
2. Семенова Н.В., А.Г. Яхнин. Резкое изменение резонансной структуры в спектре электромагнитного шума в герцовом диапазоне во время суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. С. 341-347.
3. Belyaev P.P., Polyakov S.V., Rapoport V.O., Trakhtengertz V.Y. Experimental studies of resonance structure in the spectrum of atmospheric electromagnetic background noise in the range of short-period geomagnetic pulsations // Radio-physics and Quantum Electronics. 1989. V. 32. P. 491-498.
4. Belyaev P.P., Polyakov S.V., Rapoport V.O., Trakhtengertz V.Y. The ionospheric Alfvén resonator // J. Atmos. Terr. Phys. 1990. V. 52. P. 781-788.
5. Belyaev P.P., Bosinger T., Isaev S.V., Kangas J. First evidence at high latitudes for the ionospheric Alfvén resonator // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. P. 4305-4317.
6. Chaston C.C., Bonell J.W., Carlson C.V., et al. Electron acceleration in the ionospheric Alfvén resonator // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. DOI: 1029/2002JA009272.
7. Grzesiak M. Ionospheric Alfven Resonator // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. P. 923-926.
8. Mursula K., Prikner K., Feygin F.Z., et al. Non-stationary Alfvén resonator: new results on Pc1 pearls and IPDP events // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2000. V. 62. P. 299-309.
9. Pokhotelov O.A., Khruschev V., Parrot V., et al. Ionospheric Alfvén resonator revisited. Feedback instability // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 25813-25824.
10. Pokhotelov O.A., Feygin F.Z, Khabazin Yu.G., et al. Observations of IAR spectral resonance structures at a large triangle of geophysical observatories // Proc. XXVI Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, 2003. P. 123-126.
11. Prikner K., Vagner V. Numerical modeling of the ionospheric filtration of an ULF micropulsation signal // Studia Geophysica et Geodaetica. 1983. V. 27. P. 173-190.
12. Prikner K., Vagner V. The ionosphere as an Alfvén resonator in the Pc1 micropulsation range // Studia Geophysica et Geodaetica. 1990. V. 34. P. 342-361.
13. Prikner K., Vagner, V. Numerical solution to the problem of ionospheric filtration of ULF waves in the Pc1 range. The total wave field inside the ionospheric transition layer // Studia Geophysica et Geodaetica. 1991. V. 35. P. 90-99.
14. Prikner K., Mursula K., Feygin F.Z., et al. Non-stationary Alfvén resonator: vertical profiles of wave characteristics // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2000. V. 62. P. 311-322.
15. Prikner, K., Mursula K., Kangas J., Feygin F.Z. Ionospheric Alfvén resonator control over the frequency-variable Pc1 event in Finland on May 14, 1997 // Studia Geophysica et Geodaetica. 2001. V. 45. P. 363-381.
16. Yahnin A.G., Semenova N.V., Ostapenko A.A., et al. Morphology of the spectral resonance structure of the electromagnetic background noise in the range of 0.1-4 Hz at L=5.2 //Ann. Geophys. 2003. V. 21. P. 779-786.
