Эффекты ионосферных декаметровых радиосигналов, вызванные распространением кноидальных волн концентрации электронов

Abstract

Проведено численное моделирование доплеровского смещения частоты (ДСЧ) и фактора фокусировки (ФФ) декаметровых радиосигналов, вызванных распространением в ионосфере Земли кноидальных волн концентрации электронов. В качестве модели нелинейных волн выбраны решения эталонного уравнения – уравнения Кортевега–де Вриза. Параметры нелинейных волн (относительная амплитуда возмущений концентрации электронов и период) задавались, исходя из результатов наблюдений. Расчеты выполнены для различных частот и поляризаций зондирующей волны, дневной и ночной моделей ионосферы. Показано, что значения ДСЧ и ФФ вполне достаточны для их измерения. Прохождение кноидальных волн приводит к характерным вариациям ДСЧ и ФФ, что позволяет выделить их на фоне других вариаций. Описаны результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных. Из данных наблюдений определены основные параметры кноидальной волны.

Виконано числове моделювання доплерівського зсуву частоти (ДЗЧ) і фактора фокусування (ФФ) декаметрових радіосигналів, викликаних поширенням в іоносфері Землі кноїдальних хвиль концентрації електронів. У якості моделі нелінійних хвиль взято розв’язок еталонного рівняння – рівняння Кортевега–де Вріза. Параметри нелінійних хвиль (відносна амплітуда збурень концентрації електронів та період) задавалися на підставі результатів спостережень. Розрахунки виконано для різних частот і поляризацій зондуючої хвилі, денної та нічної моделей іоносфери. Показано,що значення ДЗЧ і ФФ цілком достатні для їх вимірювання. Проходження кноїдальних хвиль призводить до характерних варіацій ДЗЧ і ФФ, що дозволяє розрізнити їх на тлі інших варіацій. Описано результати співставлення розрахункових і експериментальних даних. За даними спостережень визначено основні параметри кноїдальної хвилі.

Numerical simulations have been made of decametric wave Doppler shift and a focusing factor due to cnoidal waves of electron concentration progressing in the terrestrial ionosphere. The solutions of the Korteweg–de Vries equationare used to model the nonlinear waves. The nonlinear wave parameters (the relative amplitude of electron concentration disturbances and the period) are determined from observations. Calculations are performed for various sounding frequencies and wave polarizations, for nighttime and daytime ionosphere models. The Doppler shift and the focusing factor are shown to be large enough to be detected. The passage of cnoidal waves gives rise to characteristic Doppler shifts and focusing factors, which permits their detection with other variations in the background. Comparisons between measurement data and calculations are presented. The main characteristics of a cnoidal wave are determined from observations.