Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 40865 10.12737/szf-71202106 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований AIM-E auroral ionosphere model adjustment for the regular E layer Калибровка модели авроральной ионосферы AIM-E для расчета параметров регулярного E-слоя Николаева Вера Дмитриевна Nikolaeva Vera Dmitrievna vera_nik@list.ru Гордеев Евгений Иванович Gordeev Evgeniy Ivanovich evgeny.i.gordeev@spbu.ru Рогов Денис Дмитриевич Rogov Denis Dmitrievich rogovdenis@mail.ru Николаев Александр Валерьевич Nikolaev Aleksandr Valerevich demosfen.spb@gmail.com Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Санкт-Петербург Россия Arctic and Antarctic Research Institute Saint Petersburg Russian Federation Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН Москва Россия Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation RAS Moscow Russian Federation Санкт-Петербургский государственный университет Санкт-Петербург Россия Saint Petersburg State University Saint Petersburg Russian Federation Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Санкт-Петербург Россия Arctic and Antarctic Research Institute Saint Petersburg Russian Federation Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН Москва Россия Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation RAS Moscow Russian Federation Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Санкт-Петербург Россия Arctic and Antarctic Research Institute Saint Petersburg Russian Federation 7 1 51 58 25 11 2020 11 02 2021 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/40865/view

Модель E-слоя авроральной ионосферы (E-Region Auroral Ionosphere Model, AIM-E) была разработана для определения химического состава и электронной концентрации в авроральной зоне на высотах E-слоя (90–150 км). Входными параметрами AIM-E, характеризующими солнечную и магнитную активность, являются трехчасовой индекс Ap и суточное значение потока радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см (индекс F10.7). В данной работе выполнено сопоставление расчетов электронной концентрации по модели AIM-E в дневное время при задании крайнего ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца двумя различными способами: 1) на основе теоретически рассчитанного спектра крайнего УФ с использованием индекса F10.7 в качестве входного параметра; 2) на основе прямых измерений спектра крайнего УФ спутником TIMED. Проведена коррекция модели крайнего УФ-излучения EUVAC, используемой для задания источника фотоионизации в модели AIM-E. Полученные результаты расчетов критических частот регулярного слоя E показывают хорошее согласие с данными российских высокоширотных станций вертикального зондирования. Результаты данной работы позволят обеспечить высокую точность оперативной оценки характеристик регулярного слоя E с использованием суточного индекса F10.7 в качестве входного параметра.

The E-Region Auroral Ionosphere Model (AIM-E) was developed to determine the chemical composition and electron density in the auroral zone at E-layer heights (90–150 km). Solar and magnetic activity input parameters for AIM-E are the three-hour Ap index and the daily solar radio flux at a wavelength of 10.7 cm (index F10.7). In this paper, we compare AIM-E calculations of the electron density for the daytime with EUV radiation spectrum specified in two different ways: 1) the EUV spectrum theoretically calculated using the F10.7 index as an input parameter; 2) using TIMED satellite direct measurements of the EUV spectrum. We have corrected the EUVAC EUV radiation model to specify a photoionization source in AIM-E. Calculations of regular E-region critical frequencies show good agreement with the vertical sounding data from Russian high-latitude stations. Results we obtained make it possible to do a quick on-line assessment of the regular E layer, using the daily index F10.7 as an input parameter.

 высокоширотная ионосфера авроральный овал E-слой ионосферы численное моделирование EUV фотоионизация концентрация электронов high-latitude ionosphere auroral oval E layer numerical simulation EUV photoionization electron density В.Д. Николаева и Д.Д. Рогов поддержаны грантом РНФ № 20-72-10023. Е.И. Гордеев поддержан грантом РНФ № 19-77-10016.

Райт Ж.У., Кнехт Р.У., Дэвис К. Руководство по вертикальному зондированию ионосферы. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1957. 81 с. Gear C.W. Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations. Prentice-Hall, 1971, 253 p. Gear C.W. Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations. Prentice-Hall, 1971. 253 p. Girazian Z., Withers P. An empirical model of the extreme ultraviolet solar spectrum as a function of F10.7. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015, vol. 120, iss. 8, rr. 6779-6794. DOI: 10.1002/2015JA021436. Girazian Z., Withers P. An empirical model of the extreme ultraviolet solar spectrum as a function of F10.7 // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. Vol. 120, iss. 8. Р. 6779-6794. DOI: 10.1002/2015JA021436. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRL-MSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues. J. Geophys. Res. 2003, vol. 107, iss. A12, 1468. DOI: 10.1029/2002JA009430. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRL-MSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 107, iss. A12, 1468. DOI: 10.1029/2002JA009430. Richards P.G., Torr D.G. An investigation of the consistency of the ionospheric measurements of the photoelectron flux and solar EUV flux. J. Geophys. Res. 1984, vol. 89, iss. A7, rr. 5625-5635. DOI: 10.1029/JA089iA07p05625. Richards P.G., Torr D.G. An investigation of the consistency of the ionospheric measurements of the photoelectron flux and solar EUV flux // J. Geophys. Res. 1984. Vol. 89, iss. A7. Р. 5625-5635. DOI: 10.1029/JA089iA07p05625. Richards P.G., Fennelly J.A., Torr D.G. EUVAC: a solar EUV flux model for aeronomic calculations. J. Geophys. Res. 1994, vol. 99, iss. A5, rr. 8981-8992. DOI: 10.1029/94JA00518. Richards P.G., Fennelly J.A., Torr D.G. EUVAC: a solar EUV flux model for aeronomic calculations // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99, iss. A5. Р. 8981-8992. DOI: 10.1029/94JA00518. Richards P.G., Woods T.N., Peterson W.K. HEUVAC: A new high resolution solar EUV proxy model. Adv. Space Res. 2006, vol. 37, iss. 2, pp. 315-322. DOI: 10.1016/j.asr.2005.06.031. Richards P.G., Woods T.N., Peterson W.K. HEUVAC: A new high resolution solar EUV proxy model // Adv. Space Res. 2006. Vol. 37, iss. 2. P. 315-322. DOI: 10.1016/j.asr.2005.06.031. Tapping K.F. The 10.7 cm solar radio flux (F10.7). Space Weather. 2013, vol. 11, iss. 7, pp. 394-406. DOI: 10.1002/swe.20064. Tapping K.F. The 10.7 cm solar radio flux (F10.7) // Space Weather. 2013. Vol. 11, iss. 7. P. 394-406. DOI: 10.1002/swe.20064. Woodraska D.L., Woods T.N., Eparvier F.G. In-flight Calibration and Performance of the Solar Extreme Ultraviolet Experiment (SEE) aboard the TIMED Satellite. SPIE Proc. 2004, vol. 5660, pp. 36-47. DOI: 10.1117/12.579034. Woodraska D.L., Woods T.N., Eparvier F.G. In-flight Calibration and Performance of the Solar Extreme Ultraviolet Experiment (SEE) aboard the TIMED Satellite // SPIE Proc. 2004. Vol. 5660. P. 36-47. DOI: 10.1117/12.579034. Wright J.W., Khecht R.W., Davies K. Rukovodstvo po vertikal’nomu zondirovaniyu ionosfery [Manual on Vertical Sounding of the Ionosphere]. Moscow, 1957, 81 p. (In Russian). URL: http://lasp.colorado.edu/home/see/data (дата обращения 24 ноября 2020 г.). URL: http://lasp.colorado.edu/home/see/data (accessed November 24, 2020). URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/ow.html (дата обращения 24 ноября 2020 г.). URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/ow.html (accessed November 24, 2020).