К ВОПРОСУ О КЛАССИФИКАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ ОНЧ-СИГНАЛА

Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск

E-mail: *****@***ru

       Рассматриваются внезапные ионосферные возмущения, вызванные солнечными вспышками. При этом в нижней ионосфере наблюдается дополнительная ионизация из-за увеличения интенсивности жесткого рентгеновского излучения. Для трассы Австралия – Хабаровск рассматривается возможность классификации рентгеновского излучения при регистрации фазы сигнала радионавигационной системы «Омега».

Диапазон ОНЧ представляет большой интерес для исследования нижней ионосферы. Состояние ионосферы во время бури зависит от большого числа переменных, таких как местное время, геомагнитная широта, сезон, солнечная активность, время начала бури, время бури (время, прошедшее с начала бури), интенсивность бури и предбуревой активности (большие бури редко изолированы) [1]. При солнечных вспышках, в результате увеличения интенсивности жесткого рентгеновского излучения наблюдают резкое изменение ионизации в нижней ионосфере, сопровождаемое нагревом атмосферы, что может вызвать генерацию акустико-гравитационных волн. Максимальное поглощение энергии рентгеновского излучения при солнечной вспышке происходит на высотах 60-100 км [2].

Для физики верхней атмосферы наибольший интерес представляет рентгеновское излучение с длинами волн короче 8Е, которое пренебрежимо мало в спокойных условиях, но является основным источником ионизации в области D во время вспышек [3, 4, 5].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Во время солнечных вспышек  резко возрастают потоки  рентгеновского излучения и, соответственно, скорости ионизации верхней атмосферы, что приводит к существенным изменениям в ионосфере. Для расчета изменения состояния ионосферы при солнечных вспышках требуется спектр мягкого рентгеновского излучения (0,5-4,0 Е, энергия 3-25 кэВ), в то время как во всем мире система оценок мощности солнечных вспышек по рентгеновскому излучению опирается по измерениям потока излучения в области 1-8 Е (энергия вспышек 1,5-12,4 кэВ) (таблица 1) [5].

Таблица 1. Классификация вспышек по величине

потока рентгеновского  излучения в области 1-8 Е.

Класс вспышки

Поток в максимуме 1-8 Е, (Вт/м2)

B

I<10-6

C

10-6I<10-5

M

10-5I<10-4

X

I10-4


Изменения фазы принимаемого сигнала носит сложный характер. Необходимо учитывать значительное число факторов, например, зенитный угол Солнца, географическое расположение трассы, интенсивность вспышечного потока рентгеновского излучения и т. д.

При внезапных ионосферных возмущениях анизотропия ионосферы сказывается слабо, так как как увеличение электронной концентрации, достигающее 1-2 порядка на высотах мнее 75 км, приводит а понижению области, существенно влияющей влияющей на распространение ОНЧ. В этих условиях для расчета ОНЧ-поля  можно применять приближенные формулы, соответствующие модели изотропного волновода. Согласно этим формулам понижение эффективной высоты ионосферы рассчитывается через величину внезапной фазовой аномалии по следующей формуле, справедливой для одномодового распространения [7]:

где  – длина волны в км;  – эффективная высота отражения ионосферы в км;         – радиус Земли в км; – вариации фазы принимаемого сигнала (в сантициклах); -  протяженность освещенного  участка трассы распространения от передатчика до приемника в км.

Для определения освещенности трассы (так как рентгеновское излучение действует только на освещенной части Земли) рассчитывался средний зенитный угол Солнца по формуле [8]:

где – радиус Земли; – протяженность освещенной части трассы; – зенитный угол Солнца в средней точке освещенной части трассы. Так как верхней границей волновода Земля – ионосфера является ионосфера, то зенитный угол Солнца с учетом отражающего озонового слоя брался равным 950  для средней точки освещенной части трассы на высоте порядка 60 км, что соответствует освещенной части трассы  на высоте верхней стенки волновода.

На рисунке приведена зависимость эффективной высоты отражения ионосферы от для трассы Австралия – Хабаровск (частота 13.6 кГц).  как для всех исходных данных (общее число событий – 204), так и с разбиением на 100. Околополуденным условиям распространения соответствуют значения зенитного угла Солнца = 50 – 500 (соответствующие значения = 0.996195 – 0.642788).

Рис.1. Зависимость эффективной высоты отражения от усредненного зенитного угла Солнца.

(сплошная линия – зависимость по всему массивы данных, I – ч = 00 ч 300; II – ч = 300 ч 400; III – ч = 400 ч 500; IV – ч = 500 ч 600; V – ч = 600 ч 700; VI – ч = 700 ч 800; VII – ч = 800 ч 900).

Как видно из графиков (была проведена линейная аппроксимация по методу наименьших квадратов), наибольшее соответствие наблюдается при зенитных углах Солнца, соответствующих околополуденным условиям распространения сигналов на трассе. Несоответствие в зонах I и II можно отнести к тому, что при этих углах начинается переходной период на трасе, т. е. некоторая ее часть уже не освещена Солнцем. Следующий этап – учитывать числа Вольфа, которое является показателем солнечной активности.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Благовещенский геомагнитных бурь/суббурь на ионосферу. Ч. I. (Обзор).// Геомагнетизм и аэрономия, том 53, №3, 2013. – C.291-307.

2. , Козин излучение в верхней атмосфере. – М.: Наука. Главная  редакция физико-математической литературы, 1983. – 152 с.

3. Митра. солнечных вспышек на ионосферу Земли. М.: Мир, 1977. С.370.

4. , Смирнова вариации ионосферы во время солнечной вспышки 28 октября 2003 г. по данным сети GPS.//Геомагнетизм и аэрономия, 2005, том 45, №1, с.127-134

5. , , Беккер принципы построения вероятностно-статистических моделей ионосферы для решения задач распространения радиоволн//Геомагнетизм и аэрономия, 2014 – Т.54, №6 – C.767-779.

6. , Катюшина определения рентгеновского класса вспышек по данным измерений в полосе 0,05 – 0,4 нм//Гелиогеофизические исследования. 2013 – выпуск 3, С.19-24.

7. , Азарнин закономерности распространения сигналов СДВ-диапазона в волноводном канале Земля – ионосфера //Проблемы дифракции и распространения волн: Сб. научных статей. – Л.: Изд. ЛГУ, вып. X, 1970. – С.3 – 107.

8. , ,   О дневных вариациях СДВ-полей, определяемых зависимостью электронной концентрации нижней ионосферы от зенитного угла Солнца//Геомагнетизм и аэрономия. – 1975. – Т.15. – №3. – С. 462 – 466.