Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования

Представлены результаты эксперимента, проведенного в 2006 г. Львовским центром Института космических исследований (ЛЦ ИКИ) и Институтом ионосферы (г. Харьков) по исследованию реакции ионосферы на акустическое воздействие. В качестве источника акустического сигнала использовалось оборудование ЛЦ ИКИ,...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Емельянов, Л.Я., Живолуп, Т.Г., Сорока, С.А., Черемных, О.К., Черногор, Л.Ф.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2015
Назва видання:	Радиофизика и радиоастрономия
Теми:	Радиофизика геокосмоса
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106326
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования / Л.Я. Емельянов, Т.Г. Живолуп, С.А. Сорока, О.К. Черемных, Л.Ф. Черногор // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 1. — С. 37-47. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-106326
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1063262016-09-25T03:02:11Z Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования Емельянов, Л.Я. Живолуп, Т.Г. Сорока, С.А. Черемных, О.К. Черногор, Л.Ф. Радиофизика геокосмоса Представлены результаты эксперимента, проведенного в 2006 г. Львовским центром Института космических исследований (ЛЦ ИКИ) и Институтом ионосферы (г. Харьков) по исследованию реакции ионосферы на акустическое воздействие. В качестве источника акустического сигнала использовалось оборудование ЛЦ ИКИ, установленное на территории Ионосферной обсерватории Института ионосферы. Диагностика изменений в ионосфере осуществлялась радаром некогерентного рассеяния с зенитной антенной и ионозондом “Базис” Института ионосферы, а также контрольной аппаратурой ЛЦ ИКИ. Обнаружены изменения параметров ионосферы на высотах 160 - 200 км, следовавшие за воздействием на атмосферу акустического сигнала. Наведено результати експерименту, виконаного у 2006 р. Львівським центром Інституту космічних досліджень (ЛЦ ІКД) та Інститутом іоносфери (м. Харків) щодо дослідження реакції іоносфери на акустичну дію. Як джерело акустичного сигналу використовувалося устаткування ЛЦ ІКД, встановлене на території Іоносферної обсерваторії Інституту іоносфери. Діагностика змін в іоносфері здійснювалася радаром некогерентного розсіяння із зенітною антеною та іонозондом “Базис” Інституту іоносфери, а також контрольною апаратурою ЛЦ ІКД. Виявлено зміни параметрів іоносфери на висотах 160 - 200 км, що слідували за впливом на атмосферу акустичного сигналу. The results of the experiment on investigation of ionosphere response to acoustic impacts are presented. The experiment was carried out by the Lviv Centre of the Institute for Space Research (LC ISR) and the Institute of Ionosphere (Kharkiv) in 2006. The LC ISR equipment set at the Ionospheric Observatory of the Institute of Ionosphere was used as a source of acoustic signal. Diagnostics of changes in the ionosphere was carried out by the incoherent scatter radar with the zenith antenna and by the “Basis” ionosonde of the Institute of Ionosphere, as well as by the monitoring equipment of LC ISR. Some changes in parameters of the ionosphere at altitudes of 160 - 200 km that followed after the acoustic signal impact on the atmosphere were found. 2015 Article Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования / Л.Я. Емельянов, Т.Г. Живолуп, С.А. Сорока, О.К. Черемных, Л.Ф. Черногор // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 1. — С. 37-47. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 1027-9636 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106326 550.388:520.16: 520.8+534.29 ru Радиофизика и радиоастрономия Радіоастрономічний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Радиофизика геокосмоса Радиофизика геокосмоса
spellingShingle	Радиофизика геокосмоса Радиофизика геокосмоса Емельянов, Л.Я. Живолуп, Т.Г. Сорока, С.А. Черемных, О.К. Черногор, Л.Ф. Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования Радиофизика и радиоастрономия
description	Представлены результаты эксперимента, проведенного в 2006 г. Львовским центром Института космических исследований (ЛЦ ИКИ) и Институтом ионосферы (г. Харьков) по исследованию реакции ионосферы на акустическое воздействие. В качестве источника акустического сигнала использовалось оборудование ЛЦ ИКИ, установленное на территории Ионосферной обсерватории Института ионосферы. Диагностика изменений в ионосфере осуществлялась радаром некогерентного рассеяния с зенитной антенной и ионозондом “Базис” Института ионосферы, а также контрольной аппаратурой ЛЦ ИКИ. Обнаружены изменения параметров ионосферы на высотах 160 - 200 км, следовавшие за воздействием на атмосферу акустического сигнала.
format	Article
author	Емельянов, Л.Я. Живолуп, Т.Г. Сорока, С.А. Черемных, О.К. Черногор, Л.Ф.
author_facet	Емельянов, Л.Я. Живолуп, Т.Г. Сорока, С.А. Черемных, О.К. Черногор, Л.Ф.
author_sort	Емельянов, Л.Я.
title	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования
title_short	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования
title_full	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования
title_fullStr	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования
title_full_unstemmed	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования
title_sort	наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Радиофизика геокосмоса
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106326
citation_txt	Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования / Л.Я. Емельянов, Т.Г. Живолуп, С.А. Сорока, О.К. Черемных, Л.Ф. Черногор // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 1. — С. 37-47. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.
series	Радиофизика и радиоастрономия
work_keys_str_mv	AT emelʹânovlâ nazemnoeakustičeskoevozdejstvienaatmosferurezulʹtatynablûdenijmetodaminekogerentnogorasseâniâivertikalʹnogozondirovaniâ AT živoluptg nazemnoeakustičeskoevozdejstvienaatmosferurezulʹtatynablûdenijmetodaminekogerentnogorasseâniâivertikalʹnogozondirovaniâ AT sorokasa nazemnoeakustičeskoevozdejstvienaatmosferurezulʹtatynablûdenijmetodaminekogerentnogorasseâniâivertikalʹnogozondirovaniâ AT čeremnyhok nazemnoeakustičeskoevozdejstvienaatmosferurezulʹtatynablûdenijmetodaminekogerentnogorasseâniâivertikalʹnogozondirovaniâ AT černogorlf nazemnoeakustičeskoevozdejstvienaatmosferurezulʹtatynablûdenijmetodaminekogerentnogorasseâniâivertikalʹnogozondirovaniâ
first_indexed	2025-07-07T18:15:38Z
last_indexed	2025-07-07T18:15:38Z
_version_	1837013023584157696
fulltext	ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 37 Радиофизика и радиоастрономия. 2015, Т. 20, № 1, c. 37–47 © Л. Я. Емельянов, Т. Г. Живолуп, С. А. Сорока, О. К. Черемных, Л. Ф. Черногор, 2015 ÐÀÄÈÎÔÈÇÈÊÀ ÃÅÎÊÎÑÌÎÑÀ Л. Я. ЕМЕЛЬЯНОВ 1, Т. Г. ЖИВОЛУП 1, С. А. СОРОКА 2 , О. К. ЧЕРЕМНЫХ 3, Л. Ф. ЧЕРНОГОР 1,4 1 Институт ионосферы НАН и МОН Украины, ул. Краснознаменная, 16, г. Харьков, 61002, Украина E-mail: leonid.ya.emelyanov@gmail.com 2 Львовский центр Института космических исследований НАН Украины и ГКА Украины, ул. Научная, 5а, г. Львов, 79000, Украина 3 Институт космических исследований НАН Украины и ГКА Украины, пр-т Академика Глушкова, 40, корп. 4/1, г. Киев, 03680, Украина E-mail: oleg.cheremnykh@gmail.com 4 Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61022, Украина E-mail: Leonid.F.Chernogor@univer.kharkov.ua ÍÀÇÅÌÍÎÅ ÀÊÓÑÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÅ ÍÀ ÀÒÌÎÑÔÅÐÓ: ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ ÍÀÁËÞÄÅÍÈÉ ÌÅÒÎÄÀÌÈ ÍÅÊÎÃÅÐÅÍÒÍÎÃÎ ÐÀÑÑÅßÍÈß È ÂÅÐÒÈÊÀËÜÍÎÃÎ ÇÎÍÄÈÐÎÂÀÍÈß Представлены результаты эксперимента, проведенного в 2006 г. Львовским центром Института космических иссле- дований (ЛЦ ИКИ) и Институтом ионосферы (г. Харьков) по исследованию реакции ионосферы на акустическое воз- действие. В качестве источника акустического сигнала использовалось оборудование ЛЦ ИКИ, установленное на тер- ритории Ионосферной обсерватории Института ионосферы. Диагностика изменений в ионосфере осуществлялась радаром некогерентного рассеяния с зенитной антенной и ионозондом “Базис” Института ионосферы, а также контрольной аппаратурой ЛЦ ИКИ. Обнаружены изменения параметров ионосферы на высотах 160 200 км, следо- вавшие за воздействием на атмосферу акустического сигнала. Ключевые слова: акустическое воздействие, ионосфера, метод некогерентного рассеяния, метод вертикального зонди- рования УДК 550.388:520.16: 520.8+534.29 1. Ââåäåíèå Исследование влияния мощных звуковых воздей- ствий на атмосферу Земли имеет большое фун- даментальное и прикладное значение (см., напри- мер, [1, 2]). Взаимосвязь между подсистемами в системе Земля – атмосфера – ионосфера – маг- нитосфера в значительной степени осуществля- ется через акустический канал [3–6]. Это прояв- ляется в передаче энергии и импульса из нижних слоев атмосферы в ее верхние слои. Одним из важных направлений исследова- ния атмосферно-ионосферных связей является диагностика изменений параметров ионосферы при природных и антропогенных воздействиях. Подобные работы включают в себя исследо- вания воздействия на ионосферу погодных фрон- тов, землетрясений, мощного радиоизлучения, запусков космических ракет, мощных взрывов, мощного акустического воздействия (см., напри- мер, [6–10]). Первые результаты наблюдения эффектов в ионосфере, сопутствовавших воздействию акус- тического излучения генератора, разработанно- го Львовским центром Института космических исследований НАН Украины и ГКА Украины (ЛЦ ИКИ), описаны в работах [11–13]. В мае и октябре 2006 г. Институтом ионосфе- ры НАН и МОН Украины совместно с Инсти- тутом космических исследований НАН Украи- 38 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Я. Емельянов и др. ны и ГКА Украины впервые проведен ряд экс- периментов, направленных на поиск возможного влияния мощного акустического сигнала (АС) на ионосферу. В качестве источника АС ис- пользовался подвижный акустический комплекс ЛЦ ИКИ, установленный на территории Ионо- сферной обсерватории Института ионосферы. Диагностика изменений в ионосфере во время экспериментов осуществлялась харьковским радаром некогерентного рассеяния (НР) с зе- нитной антенной, автоматической ионосферной станцией (ионозондом) “Базис” и контрольной аппаратурой ЛЦ ИКИ (приемником низкочастот- ного диапазона и магнетометром, установлен- ными на расстоянии около 100 м от акустичес- кого излучателя). Целью исследований был поиск возможной реакции атмосферно-ионосферной системы на мощное искусственное акустическое воздействие с помощью методов НР и вертикального зонди- рования. Предварительные результаты комплексных исследований динамических процессов в атмос- фере и ионосфере, сопутствовавших акустичес- кому воздействию на околоземную атмосферу, представлены в [14–19]. В настоящей работе приведены результаты наблюдений ионосферы, полученные с помощью радара НР Института ионосферы и ионозонда “Базис” в мае и октябре 2006 г. при работе аку- стического оборудования ЛЦ ИКИ. 2. Ãåëèîãåîôèçè÷åñêàÿ îáñòàíîâêà Солнечная активность. Эксперименты с акус- тическим воздействием на ионосферу проводи- лись в период низкой солнечной активности. В течение проведения экспериментов с 6 по 17 мая индекс солнечной активности 10.7F на- ходился в пределах 72 83, с 16 по 23 октября 2006 г. 10.7 70 75.F   Геомагнитная активность. Дни проведения экспериментов 6 мая и 17 октября 2006 г., резуль- таты которых приведены ниже, были спокойны- ми, как и предшествующие дни 5 мая и 16 октяб- ря 2006 г. Во время экспериментов трехчасовой индекс геомагнитной активности pK не превы- шал значения 3. Таким образом, геомагнитная обстановка в целом была благоприятной для проведения активных экспериментов. 3. Ñðåäñòâà è ìåòîäû Акустическая установка. Для воздействия на ионосферу использовался разработанный в ЛЦ ИКИ акустический излучатель МАВ-2 с мощно- стью привода около 560 кВт. Акустическая мощ- ность излучателя составляла около 100 кВт. Акустическое воздействие состояло из трех последовательных сигналов длительностью 1 мин и паузой такой же продолжительности (рис. 1). Излучаемый сигнал на частоте 195 Гц был про- модулирован по амплитуде колебанием с часто- той 25 Гц. Моменты начала мощного акустичес- кого воздействия на ионосферу: 6 мая 2006 г. в 11:12 и 14:31, 17 октября 2006 г. в 10:57 и 11:07 (здесь и далее время киевское). Харьковский радар НР расположен в Ионо- сферной обсерватории Института ионосфе- ры вблизи г. Змиева [20]. Его основные пара- метры: географические координаты 49.6 с. ш., 36.3 в. д., геомагнитные координаты 45.7 , 117.8 , рабочая частота 158 МГц, импульсная мощ- ность 2.4 МВт. Антенна – вертикально направлен- ная двухзеркальная параболическая с диаметром 100 м и эффективной площадью около 3700 м2. Зондирование ионосферы осуществлялось двухчастотным составным сигналом, состоящим из элементов длительностью 650 и 120 мкс. Некогерентно рассеянный ионосферой эхо-сигнал от первого элемента используется для иссле- дования внешней ионосферы в диапазоне вы- сот 200 1500 км с разрешением около 120 км. В данных экспериментах использовалась инфор- мация о мощности эхо-сигнала от второго эле- мента, позволяющая регистрировать процессы в ионосфере на высотах 70 600 км с высот- ным разрешением около 20 км и дискретностью вывода информации по высоте 4.5 км. Поляри- Рис. 1. Эпюры АС 6 мая 2006 г. (верхняя панель) и 17 октяб- ря 2006 г. (нижняя панель) ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 39 Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния... зация сигнала – круговая. Длительность сеанса измерений 1 мин. Относительная погрешность определения параметров ионосферы обычно не превышает 10 %. Ионозонд “Базис”. Его основные параметры: диапазон рабочих частот в режиме вертикального зондирования 1 20 МГц, частота повторения импульсов 100 Гц, длительность импульса 100 мкс, импульсная мощность передатчика не менее 15 кВт. Антенны – ромбические с вертикальным излучением. Приемная и передающая антенны идентичны и расположены ортогонально. Регистрировались высотно-частотные харак- теристики (ВЧХ) ионосферы. Режим работы ионо- зонда был следующим: за 10 мин до включения акустического генератора измерялись ВЧХ с периодом 5 мин в течение 40 мин, в остальное время измерений – с периодом 15 мин. 4. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû 4.1. Äàííûå âåðòèêàëüíîãî çîíäèðîâàíèÿ ВЧХ, полученные в ходе двух экспериментов 6 мая 2006 г., приведены на рис. 2 и рис. 3. Здесь и далее h – действующая высота. В 11:10 до из- лучения АС след О-компоненты на ВЧХ был Рис. 2. ВЧХ до и после излучения АС 6 мая 2006 г. в 11:12 40 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Я. Емельянов и др. сплошным (рис. 2). После воздействия АС (нача- ло в 11:12) в 11:20 наблюдался разрыв следа ВЧХ между слоями F1 и F2, т. е. образовалась меж- слоевая впадина F1–F2 (см. ВЧХ в 11:20). В 11:25 (через 13 мин после начала воздействия АС) раз- рыв в ВЧХ и межслоевая впадина F1–F2 исчезли. Воздействие АС в 14:31 привело к иному эф- фекту. Как видно на рис. 3, на ВЧХ в 14:30 наблю- Рис. 3. ВЧХ до и после излучения АС 6 мая 2006 г. в 14:31 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 41 Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния... дался четкий слой F1. После излучения АС слой F1 незначительно изменился и появилось его рас- слоение (см. ВЧХ в 14:35). На ВЧХ в 14:40 наблю- далось расслоение как в районе максимума слоя F1, так и в нижней части слоя F2. В 14:45 расслоение слоя F2 в его нижней части усилилось, а слой F1 продолжал разрушаться. В 14:50 (через 19 мин после начала воздействия АС) слой F1 по- чти исчез, и ВЧХ приняла типичный для зимнего времени вид, характеризующийся отсутствием слоя F1. В 14:55 (через 24 мин после начала воз- действия АС) ВЧХ приняла первоначальный вид с явным наличием слоя F1. В 15:00 слой F1 усилил- ся, и в дальнейшем ВЧХ имела вид, характерный для данного сезона. На рис. 4 приведены ионограммы, зарегист- рированные дигизондом в Прухонице (Чехия, гео- графические координаты: 50 с. ш., 14.6 в. д., http://car.uml.edu/common/DIDBFastStationList), которые были получены в тот же промежуток времени, что и в Харькове (см. рис. 2 и рис. 3). Они показывают типичную геофизическую кар- тину для околополуденного времени. На ионо- граммах с 11:00 до 11:45 присутствует чет- ко выраженный слой F1. В рассматриваемый период времени разрыв следа в ВЧХ между слоями F1 и F2 отсутствует, т. е. межслоевая впа- дина F1–F2 в ионосфере над Прухонице не на- блюдалась. Это может свидетельствовать о том, что образовавшаяся межслоевая впадина F1–F2 в ионосфере над Харьковом (см. рис. 2) была выз- вана активным акустическим воздействием. Характер поведения слоя F1 на ионограммах, полученных в Прухонице в период 14:15–15:00, не менялся в отличие от ионограмм с исчезнове- нием слоя F1 (см. рис. 3) в Харькове. Это также может подтверждать наши предположения о том, что эффекты в ионосфере над Харьковом 6 мая связаны с акустическим воздействием. ВЧХ, зарегистрированные в эксперименте 17 октября 2006 г., приведены на рис. 5. До излу- чения АС, которое осуществилось в 10:57, на ВЧХ в 10:45, 10:50 и 10:55 четко наблюдался слой F1. После начала воздействия АС слой F1 в 11:00 на ВЧХ не отмечался. В 11:05 появился слабо раз- витый слой F1. Начиная с 11:10, как видно из ВЧХ в 11:10, 11:15 и 11:20, слой F1 усилился. Таким образом, имел место эффект, аналогичный эф- фекту, наблюдавшемуся в эксперименте с воз- действием АС 6 мая 2006 г. в 14:31. 4.2. Äàííûå ðàäàðà ÍÐ На рис. 6 представлены высотно-временные за- висимости сечения рассеяния  (в относитель- ных единицах), пропорционального 2,qh где q – отношение мощности НР сигнала к мощности шума, h – высота наблюдения. Видно, что с 11:00 (через 3 мин после излучения АС) значение  на- чало уменьшаться (см. также рис. 7), слой F2 вблизи максимума стал ýже, на 5-й минуте после излучения АС слой восстановился, до 11:10 высо- та максимума снижалась, а затем заметно росла до 11:20. Через 3 мин после начала генерации вто- рой последовательности АС сечение рассеяния вблизи максимума слоя F2 уменьшилось. Начи- ная с 11:20 (через 23 мин после первого излучения АС) максимум сечения рассеяния постепенно уве- личивался, его высота незначительно росла. Рост высоты слоя прекратился в 11:36, а с 11:50 до 11:58 она увеличилась примерно на 8 км. Временная зависимость максимума высотного профиля сечения рассеяния max представлена на рис. 7, а на рис. 8 показаны высотные зависимос- ти сечения рассеяния (в относительных единицах). Рис. 7 иллюстрирует возрастание max до начала акустического воздействия, снижение max с мо- мента начала излучения АС в течение 13 мин при- мерно на 12 % и его увеличение на 31 % в течение периода с 11:20 до 12:00. Из рис. 8, а видно, что до излучения АС максимум сечения рассеяния нахо- дился на высоте 210 км. После воздействия АС (в 10:57) max начало уменьшаться, а высота мак- симума к 11:10 уменьшилась приблизительно на 15 км, после чего начала возрастать. Через 20 мин после начала воздействия АС рост высоты мак- симума слоя замедлился, и к 11:30 она достиг- ла своего первоначального значения 210 км, а с 11:50 до 12:00 постепенно выросла до 218 км (см. рис. 8, б). Из рис. 8 видно также, что перегиб на профиле ( )h на высоте около 170 км после воздействия АС исчез, а потом снова появился. Таким обра- зом, данные наблюдений методом НР согла- суются с результатами наблюдения методом вер- тикального зондирования. 5. Îáñóæäåíèå Механизм воздействия АС с описанными выше параметрами до конца не понятен. Дело в том, что АС с частотой 195 Гц поглощается в нижней 42 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Я. Емельянов и др. Рис. 4. ВЧХ, зарегистрированные ионозондом в Прухонице до и после излучения АС в 11:12 (левая колонка) и 14:31 (правая колонка) 6 мая 2006 г. (http://car.uml.edu/common/DIDBFastStationList) ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 43 Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния... атмосфере. Несколько выше распространяется АС на разностной частоте 25 Гц, который может генерироваться за счет нелинейных свойств ат- мосферы. В то же время эксперименты, проведенные авторами [11, 12], свидетельствуют о возмож- ности влияния слабого АС на ионосферу. Не ис- ключено, что АС выступил в качестве спусково- Рис. 5. ВЧХ до и после излучения АС 17 октября 2006 г. в 10:57 и 11:07 44 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Я. Емельянов и др. го механизма. При этом принципиально возмож- но высвобождение энергии, запасенной в атмо- сфере. В работах [11, 12] изложены результаты наб- людений возмущений в ионосфере, сопутствовав- ших воздействию АС на атмосферу, при помощи радиоастрономического метода, метода слабонак- лонного зондирования ионосферы и метода рас- сеяния радиоволн. Если наблюдаемые возмуще- ния в ионосфере были вызваны воздействием АС, то времена их запаздывания должны составлять около 6, 20, 30, 40 и 60 мин для радиоастрономи- ческого метода, 3 4, 11 14, 23 24, 32 33, 37 40, 50, 57 59 и 72 76 мин для метода слабонаклонного зондирования ионосферы, а так- же 7, 22 25 мин для метода рассеяния радио- волн [11, 12]. В последнем случае возмущения были бы периодическими с периодами 10, 20 и 40 мин. Скорее всего, периодическими были бы и возму- щения, наблюдаемые при помощи радиоастроно- мического метода и метода слабонаклонного зон- дирования ионосферы [11, 12]. При этом период был бы близок к 10 мин. Как известно, такие пе- риоды имеют атмосферные гравитационные вол- ны, приводящие к перемещающимся ионосферным возмущениям. За время 3 4, 6 и 11 14 мин АС достигает высот 50 60, 110 120 и 250 400 км соответ- Рис. 8. Высотные профили сечения рассеяния (начало излу- чения АС в 10:57 и 11:07): а – с 10:50 до 11:20; б – с 11:20 до 12:20 Рис. 6. Высотно-временные зависимости сечения рассеяния, измеренные 17 октября 2006 г. (начало излучения АС в 10:57 и 11:07) Рис. 7. Временная зависимость максимума высотного про- филя сечения рассеяния 17 октября 2006 г. (начало излуче- ния АС в 10:57 и 11:07) ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 45 Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния... ственно. Им соответствуют начало ионосферы, слой E и максимум ионизации ионосферы. В методе вертикального зондирования время запаздывания возмущений было около 8 мин, что необходимо для достижения АС высот 160 170 км, где и формируется слой F1 и меж- слоевая впадина F1–F2. Возмущения, наблюдаемые методом НР на высоте около 200 км, имели запаздывание около 9–10 мин. Примерно такое время необходимо для достижения АС высоты ~200 км. Соответствие времен запаздывания возмуще- ний, наблюдаемых нами, временам запаздывания, приведенным в работах [11, 12], различие харак- тера ионограмм, зарегистрированных в Харькове и Прухонице, свидетельствуют в пользу того, что обнаруженные возмущения в F-области ионосфе- ры могли быть вызваны АС. Однозначно утверж- дать, что это так, нельзя из-за того, что реакция на возможное действие АС наблюдалась на фоне естественных ионосферных процессов. Кроме того, число включений акустического генератора было недостаточно большим для подтверждения обна- руженных закономерностей. Поэтому проведенные эксперименты и их результаты следует рассмат- ривать как предварительные. Обсудим поведение слоя F1 и соответственно межслоевой впадины F1–F2, сопровождавшее воздействие на атмосферу АС. Как известно, теория слоя F1 разработана еще недостаточно, а моделирование слоя F1 сталкивается с боль- шими трудностями [21]. Поэтому поведение области F ионосферы при различных гелиогеофи- зических условиях, в том числе при акустичес- ких воздействиях, представляет интерес как для фундаментальных исследований, так и для реше- ния прикладных задач геофизики и распростране- ния радиоволн. В работах [22, 23] исследуется поведение слоя F1 и высоты его максимума с помощью однопараметрического семейства кри- вых, параметром которого является относитель- ный ионный состав [O ] [O ] , [M ]e X N     где квадратные скобки обозначают концентрацию ионов; [M ] – суммма концентраций молекулярных ионов, что позволило получить в аналитичес- ком виде условия возникновения на профиле кон- центрации электронов ( )eN h максимума или пе- региба. С ростом [M ] параметр X уменьшается и слой F1 развит сильнее. Такое явление наблю- далось 6 мая 2006 г. при излучении АС в 11:12. С ростом [O ] и увеличением относительной кон- центрации [O ] eN параметр X растет и появле- ние слоя F1 становится проблематичным, а при сильном росте [O ] его появление становится невозможным. Такое поведение слоя F1 наблю- далось при излучении АС 6 мая 2006 г. в 14:31 и 17 октября 2006 г. в 10:57. Параметр X изменяется за счет изменения скорости химических реакций и нейтрального состава верхней атмосферы. С этим же связаны вариации высоты слоя F2 и сечения рассеяния , наблюдавшиеся при помощи метода НР.. Таким образом, имеющиеся данные позво- ляют предположить, что действие АС привело к изменению состава и скорости химических реакций на высотах 160 200 км. Появление межслоевой впадины F1–F2, по-ви- димому, вызвано увеличением концентрации молекул нейтральной атмосферы 2N , 2O и кон- центрации молекулярных ионов M в результате воздействия АС на ионосферу. Возможно, исчезновение слоя F1 связано с увеличением концентрации атомов кислорода О и концентрации ионов O в результате воздей- ствия АС на ионосферу. 6. Âûâîäû 1. Обнаружены изменения в динамике слоя F1 ионосферы после воздействия АС. 2. Выявлены вариации (уменьшение с после- дующим увеличением или без него) высоты мак- симума ионизации слоя F2 и его толщины, а также сечения рассеяния на высотах вблизи максимума ионизации ионосферы после воздействия АС. 3. Обнаруженные методами НР и вертикаль- ного зондирования эффекты могут быть связаны с изменением вертикальной структуры нейтраль- ной атмосферы в результате акустического воз- действия. Об этом свидетельствует регистрация 6 мая и 17 октября 2006 г. ВЧХ, не свойственных периодам наблюдений. 4. Для доказательства влияния АС, излучае- мого генератором ЛЦ ИКИ, требуется проведе- ние систематических экспериментов с привлече- нием как наземных, так и спутниковых средств диагностики. 46 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Я. Емельянов и др. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Тематический выпуск, посвященный проекту МАССА // Изв. АН СССР. Физика Земли. – 1985. – № 11. – 112 с. 02. Гармаш К. П., Гритчин А. И., Леус С. Г., Пахомова О. В., Похилько С. Н., Черногор Л. Ф. Исследование реак- ции ионосферной плазмы на воздействия подземных, наземных, воздушных взрывов и землетрясений. В кн.: Физика космической плазмы. Сборник трудов международного семинара. – Киев: НКАУ, 1994. – С. 151–160. 03. Черногор Л. Ф. Физика Земли, атмосферы и геокосмоса в свете системной парадигмы // Радиофизика и радио- астрономия. – 2003. – Т. 8, № 1. – С. 59–106. 04. Черногор Л. Ф. Земля – атмосфера – ионосфера – маг- нитосфера как открытая динамическая нелинейная физическая система. 1 // Нелинейный мир. – 2006. – Т. 4, № 12. – С. 655–697. 05. Черногор Л. Ф. Земля – атмосфера – ионосфера – маг- нитосфера как открытая динамическая нелинейная физическая система. 2 // Нелинейный мир. – 2007. – Т. 5, № 4. – С. 198–231. 06. Черногор Л. Ф. О нелинейности в природе и науке. – Харьков: Из-во ХНУ имени В. Н. Каразина, 2008. – 528 с. 07. Черногор Л. Ф. Радиофизические и геомагнитные эффекты стартов ракет. – Харьков: Из-во ХНУ имени В. Н. Каразина, 2009. – 386 с. 08. Черногор Л. Ф. Физика и экология катастроф. – Харь- ков: Из-во ХНУ имени В. Н. Каразина, 2012. – 556 с. 09. Таран В. И., Подъячий Ю. И., Смирнов А. Н., Герш- тейн Л. Я. Возмущения ионосферы после мощного наземного взрыва по наблюдениям методом некогерент- ного рассеяния // Изв. АН СССР. Физика Земли. – 1985. – № 11. – С. 75–79. 10. Domnin I. F., Panasenko S. V., Uryadov V. P., and Cherno- gor L. F. Results of Radiophysical Study of Wave Distur- bances in the Ionospheric Plasma During Its Heating by High-Power HF Radio Transmission of “Sura” facility // Radiophysics and Quantum Electronics. – 2012. – Vol. 55, No. 4. – P. 253–265. 11. Кошовий В. В., Сорока С. О. Акустичні збурення іоно- сферної плазми наземним випромінювачем. 1. Експе- риментальне виявлення акусто-іоносферних збурень // Космічна наука і технологія. – 1998. – Т. 4, № 5/6. – С. 5–17. 12. Кошевой В. В. Радиофизическая и радиоастрономичес- кая диагностика ионосферных эффектов, вызванных на- земным инфразвуковым излучателем (предварительные результаты) // Изв. вузов. Радиофизика. – 1999. – Т. 42, № 8. – С. 785–798. 13. Назарчук З. Т., Кошевой В. В., Сорока С. А., Иванти- шин О. Л., Лозинский А. Б., Романишин И. М. К вопросу акустико-электромагнитного зондирования ионосферы // Космічна наука і технологія. – 2003. – Т. 9, додаток до № 2. – С. 17–23. 14. Лысенко В. Н., Сорока С. А., Таран В. И., Тырнов О. Ф., Черногор Л. Ф. Комплексные наблюдения динамических процессов в атмосферно-ионосферно-магнитосферной системе, сопровождавших акустическое воздействие на приземную атмосферу. 1. Научная и практическая зна- чимость // Шестая Украинская конференция по косми- ческим исследованиям: Сборник тезисов. – Евпатория (Украина). – 1996. – С. 69. 15. Гармаш К. П., Емельянов Л. Я., Калита Б. И., Кост- ров Л. С., Лысенко В. Н., Ногач Р. Т., Панасенко С. В., Скляров И. Б., Сорока С. А., Таран В. И., Тырнов О. Ф., Черногор Л. Ф. Комплексные наблюдения динамичес- ких процессов в атмосферно-ионосферно-магнитосфер- ной системе, сопровождавших акустическое воздейст- вие на приземную атмосферу. 2. Средства и методы // Шестая Украинская конференция по космическим иссле- дованиям: Сборник тезисов. – Евпатория (Украина). – 1996. – С. 70. 16. Гармаш К. П., Калита Б. И., Ногач Р. Т., Сорока С. А., Черногор Л. Ф. Комплексные наблюдения динамических процессов в атмосферно-ионосферно-магнитосферной системе, сопровождавших акустическое воздействие на приземную атмосферу. 3. Процессы в атмосфере и гео- магнитном поле// Шестая Украинская конференция по космическим исследованиям: Сборник тезисов. – Евпа- тория (Украина). – 1996. – С. 71. 17. Гармаш К. П., Панасенко С. В., Сорока С. А., Тырнов О. Ф., Черногор Л. Ф. Комплексные наблюдения динамических процессов в атмосферно-ионосферно-магнитосферной системе, сопровождавших акустическое воздействие на приземную атмосферу. 4. Процессы в мезосфере // Шестая Украинская конференция по космическим ис- следованиям: Сборник тезисов. – Евпатория (Украина). – 1996. – С. 72. 18. Емельянов Л. Я., Костров Л. С., Лысенко В. Н., Соро- ка С. А., Таран В. И., Тырнов О. Ф., Черногор Л. Ф. Комплексные наблюдения динамических процессов в атмосферно-ионосферно-магнитосферной системе, со- провождавших акустическое воздействие на призем- ную атмосферу. 5. Процессы в ионосфере // Шестая Украинская конференция по космическим исследова- ниям: Сборник тезисов. – Евпатория (Украина). – 1996. – С. 73. 19. Гармаш К. П., Емельянов Л. Я., Калита Б. И., Кост- ров Л. С., Лысенко В. Н., Ногач Р. Т., Панасенко С. В., Скляров И. Б., Сорока С. А., Таран В. И., Тырнов О. Ф., Черногор Л. Ф. Комплексные наблюдения динамических процессов в атмосферно-ионосферно-магнитосферной системе, сопровождавших акустическое воздействие на приземную атмосферу. 6. Основные результаты // Шес- тая Украинская конференция по космическим исследо- ваниям: Сборник тезисов. – Евпатория (Украина). – 1996. – С. 74. 20. Таран В. И. Исследование ионосферы в естественном и искусственно возмущенном состояниях методом неко- герентного рассеяния // Геомагнетизм и аэрономия. – 2001. – Т. 41, № 5. – С. 659–666. 21. Schunk R. W. and Nagy A. F. Ionospheres: Physics, Plasma Physics, and Chemistry. – Cambridge, UK: Cambridge Uni- versity Press, 2000. – 555 p. 22. Антонова Л. А., Иванов-Холодный Г. С. Слой F1. Усло- вия появления и высота // Геомагнетизм и аэрономия. – 1988. – Т. 28, № 6. – С. 940–944. 23. Антонова Л. А., Иванов-Холодный Г. С. Солнечная ак- тивность и ионосфера (на высотах 100–200 км). – М.: Наука, 1989. – 168 с. ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 47 Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния... Л. Я. Ємельянов 1, Т. Г. Живолуп 1, С. А. Сорока 2 , О. К. Черемних 3, Л. Ф. Чорногор 1,4 1 Інститут іоносфери НАН і МОН України, вул. Червонопрапорна, 16, м. Харків, 61002, Україна 2 Львівський центр Інституту космічних досліджень НАН України та ДКА України, вул. Наукова, 5а, м. Львів, 79000, Україна 3 Інститут космічних досліджень НАН України та ДКА України, пр-т Академіка Глушкова , 40, корп. 4/1, м. Київ, 03680, Україна 4Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, м. Свободи, 4, м. Харків, 61022, Україна НАЗЕМНИЙ АКУСТИЧНИЙ ВПЛИВ НА АТМОСФЕРУ: РЕЗУЛЬТАТИ СПОСТЕРЕЖЕНЬ МЕТОДАМИ НЕКОГЕРЕНТНОГО РОЗСІЯННЯ І ВЕРТИКАЛЬНОГО ЗОНДУВАННЯ Наведено результати експерименту, виконаного у 2006 р. Львівським центром Інституту космічних досліджень (ЛЦ ІКД) та Інститутом іоносфери (м. Харків) щодо дос- лідження реакції іоносфери на акустичну дію. Як джерело акустичного сигналу використовувалося устаткування ЛЦ ІКД, встановлене на території Іоносферної обсерваторії Інституту іоносфери. Діагностика змін в іоносфері здійс- нювалася радаром некогерентного розсіяння із зенітною антеною та іонозондом “Базис” Інституту іоносфери, а також контрольною апаратурою ЛЦ ІКД. Виявлено зміни пара- метрів іоносфери на висотах 160 200 км, що слідували за впливом на атмосферу акустичного сигналу. L. Ya. Emelyanov 1, T. G. Zhivolup 1, S. A. Soroka 2 , O. K. Cheremnykh 3, and L. F. Chernogor 1,4 1 Institute of Ionosphere, National Academy of Sciences of Ukraine and Ministry of Education and Science of Ukraine, 16, Chervonopraporna St., Kharkiv, 61002, Ukraine 2 Lviv Centre of Space Research Institute, National Academy of Sciences of Ukraine and State Space Agency of Ukraine, 5-a, Naukova St., Lviv, 79000, Ukraine 3 Space Research Institute, National Academy of Sciences of Ukraine and State Space Agency of Ukraine, 40, Glushkov Ave., build. 4/1, Kyiv, 03680, Ukraine 4 V. Kazarin National University of Kharkiv, 4, Svoboda Sq., Kharkiv, 61022, Ukraine GROUND-BASED ACOUSTIC IMPACT ON THE ATMOSPHERE: THE RESULTS OF OBSERVATIONS BY MEANS OF INCOHERENT SCATTER AND VERTICAL SOUNDING TECHNIQUES The results of the experiment on investigation of ionosphere re- sponse to acoustic impacts are presented. The experiment was carried out by the Lviv Centre of the Institute for Space Research (LC ISR) and the Institute of Ionosphere (Kharkiv) in 2006. The LC ISR equipment set at the Ionospheric Observatory of the Institute of Ionosphere was used as a source of acoustic signal. Diagnostics of changes in the ionosphere was carried out by the incoherent scatter radar with the zenith antenna and by the “Ba- sis” ionosonde of the Institute of Ionosphere, as well as by the monitoring equipment of LC ISR. Some changes in parameters of the ionosphere at altitudes of 160 200 km that followed after the acoustic signal impact on the atmosphere were found. Статья поступила в редакцию 15.10.2014 г.

Наземное акустическое воздействие на атмосферу: результаты наблюдений методами некогерентного рассеяния и вертикального зондирования

Репозитарії

Схожі ресурси