Радиотомография глобальных ионосферных структур (стр. 5 )

       На рис. 7а приведена реконструкция в изолиниях распределения электронной плотности в ионосфере в плоскости пролета ИСЗ. Для получения абсолютных значений концентрации числовые обозначения на рис. 7 необходимо умножить на 1012 эл/м3. Восстановление (8 итераций) выполнялось на сетке 18×50, размер кадра изображения по высоте h от 150 до 1000 км, по τ - 1500 км. Координаты τi приемников: Мурманск - 10 км, Кемь - 433 км, Москва - 1475 км. На рис. 7б дано другое представление этого же результата - в виде объемной картинки, где по оси z отложены значения концентрации в единицах 1012 эл/м3.

Рис. 7. Двумерный срез распределения электронной плотности в ионосфере. (а) – в изолиниях, (б) – объемная картинка.

       Таким образом, в отличие от исходных экспериментальных данных, позволяющих зафиксировать лишь интегральное изменение концентрации в ионосфере относительно неизвестного уровня, получили подробную структуру изменений плотности в среде. В частности, на рис. 7 хорошо просматривается структура главного ионосферного провала. Естественно, что найденное распределение электронной плотности путем его численного интегрирования позволит решить вопрос и о неизвестной константе в выражении для φD, и получить при необходимости абсолютное значение интегрального содержания вдоль луча. Возможность получения двумерного распределения концентрации важно также и при дальнейших исследованиях с целью определения механизмов генерации неоднородностей с масштабами от сотен метров до нескольких километров, информация о которых содержится в высокочастотных изменениях фазы и “мерцаниях” амплитуды сигналов ИСЗ.

       Для иллюстрации точности метода на рис. 8 сплошной линией изображено поведение ионосферной доплеровской частоты Ω от времени в приемной точке вблизи Мурманска (пос. Верхнетуломский), полученное по данным за 7.04.90 г., рис. 6. Штриховая линия соответствует ионосферной доплеровской частоте, вычисленной по найденному с помощью фазоразностной томографии (8 итераций) распределению электронной плотности, рис. 7. Как видно из рис. 8, ионосферная доплеровская частота восстановленного сечения электронной концентрации хорошо совпадает с экспериментальной.

       На рис. 9 даны другие случаи реконструкции структуры ионосферы авроральной и субавроральной областей. Рис. 9а, относящийся к 7.04.90 (начало записи в пос. Верхнетуломский 20h39m59s UT) приведен, чтобы показать изменения в структуре ионосферы (рис. 7), произошедшие приблизительно через два часа, а рис. 9б (данные относятся к 28.03.90 г. приблизительно 01h30m UT), иллюстрируют сложную структуру ионосферы в возмущенный период (Кp > 4).

Рис. 8. Результат сопоставления экспериментальных данных по ионосферной доплеровской частоте (сплошная кривая) и полученной теоретически по распределению, данному на рис. 7 (штриховая кривая).

Рис. 9. Двумерный срез распределения электронной плотности в ионосфере. (а) – слабовозмущенная ионосфера. (б) – возмущенная ионосфера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       Подводя итог, можно сказать, что разработанный новый метод - фазоразностная томография ионосферы по данным дистанционного зондирования сигналами ИСЗ, его апробация в реальных геофизических условиях открывают новые перспективы в диагностике ионосферы. Этим методом, позволяющим исследовать и сильно возмущенную ионосферу, можно получать двумерные (вертикальные и горизонтальные изменения) картины глобальных ионосферных структур в различных планетарных регионах.

       Авторы благодарны за полезные дискуссии по рассматриваемой в работе теме.

ЛИТЕРАТУРА

, Куртепов и проблемы акустической томографии океана. В кн.: Акустические волны в океане. М.: Наука, 1987, 15 - 24.

Горбунов томография атмосферы: численный эксперимент. В кн.: Оптическая томография. Таллинн, 1988, 90 - 94.

и др. Сейсмическая скважинная томография - система измерений и полевые эксперименты. ТИИЭР, 1986, т. 74, № 2, 111 - 120.

, ж. Машинная томография в геофизике. ТИИЭР, 1979, т. 67, № 7, 103 - 112.

Данилкин ионосферы на границе радиопрозрачности. Радиотехника, 1985, № 9, 3 - 12.

, Карпачев эффект в конфигурации главного ионосферного провала. I. Положение провала. Геомагнетизм и аэрономия, 1986, т. 26, № 1, 63 - 68.

ейсмическая скважинная томография - теория и методы вычислений. ТИИЭР, 1986, т. 74, № 2, 99 - 111.

, , О методической точности измерений задержек сигналов радиозондирования ионосферы. Изв. вузов. Радиофизика. 1990, т. 33, № 2, 150 - 154.

еория полярной F-области. В кн.: Полярная верхняя атмосфера. “Мир”, 1983, 61 - 71.

, Орлов оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980.

Краснушкин методы исследования распространения коротких волн вокруг Земли. Докл. АН СССР, 1981а, т. 257, № 5, 1099 - 1102.

Краснушкин планетарного распределения параметров дальнего распространения КВ по наклонному зондированию томографическим методом. Геомагнетизм и аэрономия, 1981б, т. 21, № 6, 1133 - 1135.

, зменчивость и прогнозируемость главного ионосферного провала. В кн.: Полярная верхняя атмосфера. “Мир”, 1983, 429 - 435.

, , Крохмальников зондирование ионосферы Земли с использованием радиомаяков космических аппаратов. М.: «Наука», 1988, 191 с.

К вопросу о восстановлении пространственного распределения электронной концентрации томографическими методами. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1988, вып. 80, 188 - 194.

Терещенко метод исследования ионосферных неоднородностей. Апатиты, КФАН СССР, 1987, 100 с.

Austen J. R., Franke S. J., Liu C. H. Ionospheric imagining using computerized tomography. Radio Sci., 1988, v. 23, N 3, 299 - 307.

Kerr R. A. Acoustic tomography of the ocean. Science, 1982, v. 217, N 4554, 38.

Kohnlein W., Raitt W. J. Position of mid-latitude trough in the topside ionosphere as deduced from ESRO - 4 observations. Planet. Space Sci., 1977, v. 25, 600 - 602.

Kunitsyn V. E., Tereshchenko E. D. The reconstruction of the ionosphere irregularities structures. Preprint PGI 90-01-69, Kola science Center, 1990, 59 p.

Phinney R. A., Anderson D. L. On the radio occultation method for study planetary atmospheres // J. Geophys. Res., 1968. v.73, N 5. P. 1819 – 1827.

Titheridge J. E., Heron M. L. The production and analysis of transmission ionograms. Planet. Space Sci., 1972, v. 20, 2029 - 2038.