Ракурсное рассеяние ВЧ радиоволн намагнитоориентированных неоднородностях плоскослоистой ионосферы

Abstract

Рассчитаны направления и поперечники ракурсного рассеяния ВЧ радиоволн на магнитоориентированных случайных неоднородностях плоскослоистой (в среднем) ионосферы. В расчетах полагалось, что частоты зондирующего излучения значительно превосходят гирочастоту электронов в околоземном плазменном слое, но не превышают его критической частоты. Указанные ограничения позволили исследовать рефракционное искривление лучей в прямой и отраженной компонентах падающей и рассеянной электромагнитных волн в пренебрежении влиянием постоянного геомагнитного поля на процесс их распространения. Предложенные алгоритмы расчета проиллюстрированы на примере излучения в зенит. Показано, что в такой геометрии c ростом высоты рассеяния направление выхода ракурсного сигнала из ионосферного слоя приближается к вертикали, а поперечник рассеяния увеличивается. Установлено, что при зенитном облучении ионосферы по одновременным регистрациям поперечников ракурсного рассеяния от высот критического отражения на нескольких диагностических частотах принципиально возможно восстановление высотного профиля нормировочного множителя пространственного спектра ионосферных флуктуаций.

Розраховано напрямки та перетини ракурсного розсіянняВЧрадіохвиль намагнітоорієнтованих випадкових неоднорідностях плоскошаруватої (у середньому) іоносфери. В розрахунках вважалося, що частоти зондуючого випромінювання набагато перевищують гірочастоту електронів у навколоземному плазмовому шарі, але не досягають його критичної частоти. Зазначені обмеження дозволили дослідити рефракційне викривлення променів у прямій та відбитій компонентах падаючої та розсіяної електромагнітних хвиль у нехтуванні впливом постійного геомагнітного поля на процес їх поширення. Запропоновані алгоритми розрахунку проілюстровано на прикладі випромінювання у зеніт. Показано, що у такій геометрії зі зростанням висоти розсіяння напрямок виходу ракурсного сигналу зіоносферного шару наближається до вертикалі, а перетин розсіяння збільшується. Виявлено, що при зенітному опромінюванні іоносфери за одночасними реєстраціями перетинів ракурсного розсіяння від висот критичного відбиття на декількох діагностичних частотах принциповоможливе відновлення висотного профіля нормуючого множника просторового спектру іоносферних флуктуацій.

Directions and radar cross-sections are calculated for aspect sensitive scattering of HF radio waves by random field-aligned irregularities of a plane-stratified (on average) ionosphere. In the calculations, the probe signal frequency is assumed to be greatly in excess of the electron gyrofrequency of the plasma layer, while lower than its critical frequency. This has allowed investigating the effect of refraction bend in the direct and reflected components of the incident and scattered electromagnetic waves neglecting the geomagnetic field effect to a process of their propagation. The suggested calculation algorithms are illustrated by the example of zenith radiation. It is shown for this geometry that with scattering height the direction of aspect scattered signal leaving the ionospheric layer approaches a vertical line, while the radar cross-section increases. It has been found that simultaneous recordings of radar cross-sections of aspect sensitive scattering from heights of critical reflection for several probe frequencies in the case of vertical incidence allow recovering the height profile of the normalization factor of the spatial spectrum of ionospheric irregularities.