Предварительные результаты мониторинга нижней ионосферы на основе анализа твик-атмосфериков

Abstract

Высотный диапазон и низкая концентрация заряженных частиц в нижней ионосфере ограничивают возможности ее исследования с применением радиозондов, аэростатов, ракет, спутников. Для исследований нижней ионосферы в данной работе используются твик-атмосферики (твики) – СНЧ–ОНЧ-радиоволны, возбуждаемые разрядами молний в волноводе Земля–ионосфера. Авторами предложен метод автоматической идентификации и анализа этих явлений. На основе анализа твиков, зарегистрированных в августе 2014 г., исследована связь регулярных вариаций высоты ионосферы с изменением солнечного зенитного угла, который определяет основной источник ионизации – излучение геокороны в ночное время. Показано, что при увеличении высоты нижней границы ионосферы увеличивается поток твиков, что связано с уменьшением потерь в ионосфере. Обнаружен эффект подъема нижней границы ионосферы во время геомагнитной бури умеренной интенсивности. Таким образом, в работе продемонстрированы диагностические возможности предложенного метода, который позволяет проводить локацию грозовых очагов и выявлять вариации высоты волновода Земля–ионосфера вдоль трасс распространения ОНЧ-радиоволн, возбуждаемых разрядами молний из различных очагов.

Висотний діапазон і низька концентрація заряджених частинок у нижній іоносфері обмежують можливості її дослідження із застосуванням радіозондів, аеростатів, ракет, супутників. Для досліджень нижньої іоносфери у цій роботі використовуються твік-атмосферики (твіки) – ННЧ–ДНЧ-радіохвилі, порушувані розрядами блискавок у хвилеводі Земля–іоносфера. Авторами запропонований метод автоматичної ідентифікації та аналізу твіків. На основі аналізу твікiв, зареєстрованих у серпні 2014 р., досліджено зв’язок регулярних варіацій висоти іоносфери зі зміною сонячного зенітного кута, який визначає основне джерело іонізації – випромінювання геокорони вночі. Показано, що у разі збільшення висоти нижньої межі іоносфери збільшується потік твіків, що пов’язано зі зменшенням втрат в іоносфері. Виявлено ефект підйому нижньої межі іоносфери під час геомагнітної бурі помірної інтенсивності. Таким чином, у роботі продемонстровані діагностичні можливості запропонованого методу, який дозволяє проводити локацію грозових осередків і виявляти варіації висоти хвилеводу Земля–іоносфера уздовж трас поширення ДНЧ-радіохвиль, порушуваних розрядами блискавок з різних осередків.

At present, the lower ionosphere is the least studied region of the ionosphere. The altitude range and the low concentration of charged particles limit the possibilities of its investigation using radiosondes, balloons, rockets, and satellites. For studies of the lower ionosphere, tweek-atmospherics (tweeks) – ELF–VLF radio waves excited by lightning discharges in the Earth-ionosphere waveguide are used in this work. The authors proposed a method of automatic identification and analysis of tweeks. On the basis of analysis of tweeks recorded in August 2014, the relationship between the regular variations in the height of the ionosphere with the change in the solar zenith angle, which determines the main source of ionization - the radiation of the geocorona at night, was investigated. It is shown that with an increase in the height of the lower boundary of the ionosphere, the rate of tweeks increases, which is associated with a decrease in losses in the ionosphere. The effect of the rise of the lower boundary of the ionosphere during a geomagnetic storm of moderate intensity was detected. Thus, the diagnostic capabilities of the proposed method are demonstrated, which makes it possible to locate thunderstorm foci and to reveal variations in the height of the Earth-ionosphere waveguide along the propagation paths of VLF radio waves excited by lightning discharges from different foci.