Научная статья на тему 'Радиофизические исследования околоземного космического пространства в Казанском государственном университете'

Радиофизические исследования околоземного космического пространства в Казанском государственном университете Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
317
59
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Белькович Олег Игоревич, Карпов Аркадий Васильевич, Насыров Альберт Махмутович, Сидоров Владимир Васильевич, Тептин Герман Михайлович

В данной работе представлены некоторые результаты исследований околоземного космического пространства, включая нижнюю атмосферу, нижнюю верхнюю мезосферу -- нижнюю термосферу и ионосферу, которые были получены в Казанском государственном университете радиофизическими методами за последние годы. Также рассматриваются вопросы влияния параметров нижней и средней атмосферы на распространение радиоволн.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Белькович Олег Игоревич, Карпов Аркадий Васильевич, Насыров Альберт Махмутович, Сидоров Владимир Васильевич, Тептин Герман Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Радиофизические исследования околоземного космического пространства в Казанском государственном университете»

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Том 14 7, кн. 2

Физико-математические пауки

2005

УДК 550.388.2

РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА В КАЗАНСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

О .И. Белъкович, A.B. Карпов, A.M. Насыров, В. В. Сидоров, Г.М. Тептип, А.Н. Фахрутдипова, О.Н. Шерстюков

Аннотация

В дашгой работе представлены некоторые результаты исследований околоземного космического пространства, включая нижнюю атмосферу, нижнюю верхнюю мезосферу нижнюю термосферу и ионосферу, которые были получены в Казанском государственном университете радиофизическими методами за последние годы. Также рассматриваются вопросы влияния параметров нижней и средней атмосферы па распространение радиоволн.

В 50-х годах XX в. И.М. Романов и К.В. Костылев создали новое научное направление теоретические и экспериментальные исследования многофункциональных радиосистем с учетом среды распространения. В настоящее время сформировалась радиофизическая школа, в рамках которой проводятся научные исследования по следующим направлениям: физика метеорных явлений и метеорное распространение радиоволн: физика атмосферы и ионосферы, распространение радиоволн в атмосфере и ионосфере в естественных и искусственно возмущенных условиях: радиофизические основы информационных систем. Далее представлены наиболее значимые результаты по данным направлениям исследований.

1. Физика метеорных явлений и метеорное распространение

радиоволн

Метеорные тела являются составной частью Солнечной системы, срок их существования 105 — 107 лет, то есть значительно меньше возраста самой системы. Это значит, что мы имеем возможность проследить процессы их возникновения и эволюции. Метеорные рои образуются при разрушении кометных ядер или астероидов. Дальнейшая их эволюция идет за счет гравитационных возмущений планет, негравитационных эффектов Пойнтинга Робертсона и Ярковского Радзиевского. а также за счет их столкновений со спорадическими метеороидами.

Для исследования этих процессов необходимо определить по результатам наблюдений структуру метеорного роя вдоль орбиты Земли. Структурой роя принято считать плотность потока метеорных тел <^(т) выше заданной массы т и параметр £ распределения метеорных тел по массам как функции долготы Солнца. Эти данные можно получить по результатам радиолокационных или визуальных наблюдений метеорных потоков. Оптические же наблюдения мало пригодны, так как из-за малой чувствительности статистически менее надежны.

Плотность потока метеоров роя Q(m) определяется как число метеорных тел с массой выше некоторой заданной, пересекающих в единицу времени единичную площадку, нормальную по отношению к вектору скорости. Сложность интерпретации наблюдений метеоров заключается в том. что внутри угла зрения наблюдателя или в пределах диаграммы направленности антенной системы радиолокатора минимальная регистрируемая масса метеороида и площадка меняются одновременно. В случае интерпретации визуальных наблюдений задача усложняется еще и тем. что необходимо учесть индивидуальные особенности наблюдателя и освещенность неба Луной.

В результате многолетних исследований был разработан метод обработки радиолокационных наблюдений метеорных потоков, позволяющий одновременно определять двумя способами (по общему числу зарегистрированных радиоэхо и по числу эхо с длительностями более 1 с) плотность потока метеорных тел и параметр S.

Необходимость разработки метода обработки результатов визуальных наблюдений метеорных потоков была обусловлена следующими причинами: 1) возможностью обработки наблюдений, выполненных на интервале последних 150 лет с последующим их анализом. 2) возможностью обработки высокоскоростных метеорных потоков, для которых радиолокационный метод по ряду причин менее приемлем. 3) наличием обширной базы наблюдательных данных, полученных любителями астрономии. Решающими факторами в разработке метода обработки визуальных наблюдений метеоров оказались следующие: приведение наблюдаемого часового числа метеоров к зенитному часовому для метеоров ярче +3m с учетом поправки на потери и формула, учитывающая засветку неба Луной. Данный метод позволил увеличить точность обработки данных в несколько раз по сравнению с существовавшим ранее [1].

Сравнение результатов обработки радиолокационных и визуальных наблюдений метеорных потоков Геминид и Квадрантид показало, во-первых, высокую надежность методов обработки и. во-вторых, что по точности визуальные наблюдения не уступают радиолокационным [2].

Результаты обработки визуальных наблюдений потока Персеид за интервал 1874 1996 гг. показали, что положение максимума активности не изменялось и соответствует долготе Солнца 139.5° , а вот плотность потока в максимуме за этот период времени увеличилась в 5 раз. Визуальные наблюдения метеорного потока Леонид были обработаны за 1866 1996 гг. Если исключить из рассмотрения интервалы времени, когда к орбите Земли приближалась родительская комета Темпеля Туттля. то за 130 лет активность потока не изменилась, зато изменялось положение максимума активности по долготе Солнца — от 232.8° до 235.6° [3].

В 1975 г. в Казанском университете был разработан и введён эксплуатацию метеорный радар «КГУ М5» [4], который оснащён гониометром из 5 поворотных

антенн. Погрешность определения углов прихода метеорных отражений данным

ворота антенн по сторонам света каждые 15 мин. Радар работал в режиме мониторинга с 1986 по 1991 гг. непрерывно и сессиями в 1993 1994. 1998 2003 гг. Он использовался, в частности, для исследования притока на Землю метеорного вещества с применением томографических методов анализа [5. 6].

Наиболее значительными за последние годы являются результаты исследования орбитальной структуры метеорного комплекса вблизи орбиты Земли на основе использования дискретного квазитомографического подхода [7] и микропотоковой гипотезы. Метод обеспечивает обнаружение с вероятностью 82% и измерение пара-

метров микропотока с пуассоновским распределением его интенсивности, который имеет не менее 6 метеоров в сутки из ячейки небесной сферы 2x2 град в интервале скоростей 3 км/с. Таких малых потоков обнаружено более 1000 за месяц наблюдений [8]. Получены данные о распределении радиантов и скоростей микропотоков по северной небесной полусфере за 70 месяцев непрерывных наблюдений на метеорном радаре и измерены параметры их орбит. Обнаружено, что спорадический метеорный комплекс и известные крупные метеорные потоки имеют коррелированные структуры, воспринимаемые радаром как микропотоки. Часть микропотоков объединяется в ассоциации, природу которых ещё предстоит выяснить. Наиболее характерным примером ассоциации является метеорный поток Дневные Аристиды. Этот поток недоступен наблюдениям оптическими методами из-за близости его радианта Солнцу и потому недостаточно изучен. Радарные наблюдения других авторов для разных лет давали противоречивые данные о параметрах орбит этого потока. Обычно эти различия относили за счет малой точности радарных измерений. Дискретный квазитомографической анализ обеспечивает приблизительно в 5 раз более высокое разрешение. Анализ орбитальной структуры Аристид за 4 года наблюдений (1986. 1987. 1988. 1994) показал [9]. что изменение суточной численности метеоров потока Аристиды по дням демонстрирует несколько максимумов, каждый имеет свои координаты и проявляется в разные годы.

Распределение активности парциальных роёв по расстояниям до перицентра и афецентра показывает, что афелий основной части роя лежит в поясе астероидов, а псригслийнос расстояние парциальных роёв меняется от 0.016. до 0.2 А.Е. при уменьшении наклонения от 40° до 15° (см. рис. 1). На рис. 2 приведено распределение парциальных микророёв Аристид по координатам перигелия. Видно, что долгота L совокупности парциальных роёв уменьшается от 110° до 100° с ростом широты B от 0° до 20°. Диапазон изменения координат перигелия близок диапазону изменения координат перигелия недавно (2001 г.) открытого семейства малых комет Марсдена [10], так что семейство роёв Аристиды возможно связано с семейством малых комет, объединённых общностью происхождения. Отметим, что Аристиды наиболее яркий пример ассоциации микропотоков, отображающий эволюцию метеорного вещества. Анализ полученных экспериментальных данных позволит прояснить многие неясные ещё вопросы относительно структуры метеорного комплекса, его динамики и эволюции, поскольку орбиты метеорных роёв более стабильные образования, чем орбиты комет, и они сохраняют память о событиях, порождающих их. Кроме того, микропотоки низкого уровня активности (4 7 метеоров в сутки) возможно являются нсоднородностями спорадического комплекса и могут быть использованы для изучения распределения параметров его орбит.

Метеорный радиоканал обладает свойствами, не обнаруженными в других радиоканалах одновременно:

случайностью появления метеорного следа как во времени, так и в пространстве: для каждого метеорного следа будет своя зеркальная точка (положение которой будет случайно в пространстве) и вследствие этого будет случайно время распространения (тлв);

- большим разбросом времени распространения 5т от метеора к метеору, обусловленным случайными координатами следа метеорной ионизации;

взаимностью: одинаковым с экспериментально доказанной точностью в доли

т

лах одного метеорного отражения: (tab , твл), где A и B пункты линии связи,

Дт = |тлв - твл | < 10-9 с;

(1)

Рис. 1. Распределение парциальных микропотоков Дневные Ариетиды по перигелийпому расстоянию д и наклонению г за 4 года наблюдений. Число метеоров в парциальном микропотоке представлено размерами пузырьков

Ь

B

Рис. 2. Распределение активности N микророёв то координатам перигелия (B — шпрота, L - долгота)

высокой стабильностью условий распространения в пределах одного отражения: экспериментально показано, что фазовая нестабильность, вызванная ветровым сносом метеорного следа, составляет

dw

—— = (57г 4- 107г) радиан/с (2)

dt

Время распространения (tab ) может быть использовано в качестве природного случайного ключа для шифрации и дешифрации информации. На основании

изложенных выше фактов был предложен (A.B. Карпов. В.В. Сидоров) метод, обеспечивающий совершенную защиту информации при передаче данных по любому открытому каналу связи [11].

Проведены экспериментальные исследования характеристик метеорного распространения радиоволн на коротких радиолиниях [12. 13]. Обоснован оригинальный метод управления антеннами «слежение за отражающей областью», позволяющий вдвое повысить скорость передачи информации в сети метеорной радиосвязи [14].

2. Физика атмосферы и ионосферы. Распространение радиоволн

в ионосфере

Проблема распространения радиоволн сохраняет свою актуальность при решении многих задач радиосвязи, локации, пеленгации, мониторинга окружающей среды и др. Важнейшей задачей является построение модели ионосферного инфо-коммуникационного канала в различных условиях, в том числе при искусственных воздействиях. Эта задача решалась в КГУ в совместных работах с коллегами НИРФИ, МарГТУ, Лестерского университета (Великобритания). В период с 2000 по 2005 гг. получены следующие результаты:

на сети среднеширотных КВ-радиолиний протяженностью от 2600 до 5700 км выявлены геомагнитный контроль и влияние «восходно-заходного» эффекта остаточной компоненты суточного хода максимально-наблюдаемых частот [16]:

на сети высокоширотных КВ-радиолиний протяженностью от 420 до 1400 км были измерены времена задержек сигналов, допплеровское смещение частоты, уширение спектра сигнала, углы прихода радиосигналов в вертикальной и горизонтальной плоскостях в различных гелиогеофизических условиях. Установлено влияние на параметры радиоканала состояния межпланетного магнитного поля (By, Bz - компоненты), солнечной активности (числа Вольфа и интенсивность излучения на длине волны 10.7 см), геомагнитных индексов Kp, Dst, Ap [17].

Известно, что вблизи уровня отражения от ионосферы мощной радиоволны о-поляризации возбуждаются искусственные ионосферные неоднородности (I1I1H). Для расчета параметров радиолиний, использующих рассеяние на I1I1H, необходимы данные о пространственном спектре неодиородпостей. Ранее в совместно выполненных с НИРФИ исследованиях было установлено, что в интервале поперечных масштабов неоднородностей 1.9 м < 1± < 7 м спектр имеет степенную форму (ж±p, ж ± = 2п/1±) в плоскости, ортогональной геомагнит ному полю с p « 1. В экспериментах 2000 г. по радиопросвечиванию возмущенной области сигналами ИСЗ установлено, что в интервале поперечных масштабов неоднородностей 30 м < 1± < 400 м значение p < 2 [18]. Данные о пространственном спектре используются для расчета энергетики канала рассеяния радиоволн на ИНН.

Детализация физических процессов в искусственно возмущенной ионосфере требует знания механизмов ускорения электронов на начальной стадии развития искусственной ионосферной турбулентности. Информацию можно получить по динамике излучения ионосферы в оптическом диапазоне длин волн. В экспериментах КГУ н НИРФИ обнаружено усиление свечения в F-области на длине волны 557.7 нм при накачке ионосферы импульсами длительностью т = 5 мс [19]. Эффект связан с ускорением электронов ленгмюровскими волнами на высотах отражения мощной радиоволны о-поляризации. В экспериментах 2001 г. использовался сложный временной режим накачки, позволяющий оцепить, какие из воли леиг-мюровские или верхнегибридные более эффективно ускоряют электроны [20]. Показано, что ответ на этот вопрос требует дальнейших систематических исследований с привлечением данных по радиозондированию возмущенной области.

Существенное влияние на надежность и качество связи оказывает спорадический слой Е. Данный слой позволяет осуществлять радиосвязь на частотах, превышающих максимально-применимые частоты (МПЧ) регулярных слоев ионосферы, а также приводить к нарушению радиосвязи, экранируя вышележащие области ионосферы. Поэтому необходимо производить учет его влияния на распространение радиоволн декаметрового диапазона.

Выполнены длительные экспериментальные исследования параметров слоя Еб методами вертикального и наклонного зондирования на скользящей частоте, а также измерения энергетических характеристик Ев-сигналов на фиксированных частотах с помощью специально разработанного ионосферного комплекса. Особо следует отметить метод определения максимально-наблюдаемой частоты для слоя Ее (МНЧ-Еб) [21]. Такое название параметра МНЧ-Еб обусловлено зависимостью данной частоты от порогового уровня приемника. На среднестатистической основе получена аналитическая зависимость МНЧ-Еб от величин йэЕб и бэЕ, регистрируемых в центре трассы:

МНЧ-Ез = °"58~!^Е8"ор) • у^оЕв2 - Ш2 • весМ, (3)

1.57

где рЕвпор - пороговое значение коэффициента отражения, у - угол падения волны на слой Еб.

Выявлено три диапазона частот с различным влиянием слоя Еб на характер радиосвязи. Определено оптимальное значение порогового уровня сигнала, равное -45 дБ, работа на данном уровне позволяет значительно расширить диапазон применимых частот, так как при этом значение поправочного коэффициента к закону секанса повышается в 1.4 раза [21].

Построены алгоритмы статистического моделирования радиоканала при наличии слоя Еб для решения задач определения распределений уровня Ея-сигналов на радиолиниях и максимально-применимых частот для слоя Еб на односкачковых среднешпротных трассах с учетом их технической оснащенности. Расчет по данным алгоритмам позволяет произвести долгосрочный прогноз диапазона применимых частот и повысить надежность радиосвязи на трассе до 1.5 раз в зависимости от рабочей частоты и времени суток [22].

На основании найденных закономерностей параметров слоя Еб при вертикальном и наклонном зондированиях можно построить прогноз вероятности пЕв при наклонном зондировании. Для того чтобы проверить методы пересчета, использовались данные, полученные на трассе София-Прага при / = 40.5 МГц в июне-августе 1965 г., кроме того, использовались данные по вертикальному зондированию за это время, полученные в центре трассы на станции Бекещаба. На рис. 3, а представлены суточные изменения вероятности появления Ев-слоя Р(£оЕв), нижняя кривая относится к вероятности появления слоя Ее с ЮЕв > 5 МГц, последующие больше 5.5: 6: 6.5 МГц соответственно. На рис. 3, б сплошной линией показаны экспериментальные изменения вероятности появления радиосигналов пЕв в течение суток для трассы СП-40 с ип = 1 мкВ. Здесь же штриховой линей

пЕв

методики с учетом энергетики данной радиолинии. Наблюдается хорошее соответствие между экспериментальной и расчетной кривыми, при этом максимальное относительное отклонение между ними не превышает 20%. Штрих-пунктирной ли-

пЕв

пЕв

пЕв

зом, методы, разработанные нами, более адекватно описывают экспериментальные результаты.

Рис. 3. Вариации вероятности появления слоя Ей для ст. Бекещаба (а) и коэффициента заполнения для слоя Ее на трассе София-Прага при / = 40.5 МГц (б) в течение суток; сплошная линия - эксперимент, штриховая - расчет, штрих-пунктирная - расчет по методике МККР

На основе экспериментально наблюдаемых радиометеорным методом спектров турбулентных неоднородностей рассматривается природа радиоотражений в диапазоне полупрозрачности слоя Ее при вертикальном зондировании ионосферы [23]. Получено, что уровень обратно рассеянного сигнала для инерционной области масштабов турбулентных неоднородностей не может объяснить наблюдаемые экспериментально диапазоны полупрозрачности слоя Ее свыше 0.5 МГц. Диапазон полупрозрачности свыше 1 МГц может быть обусловлен отражением радиоволн от неоднородностей с масштабами, сопоставимыми с первой зоной Френеля для отраженной радиоволны. Данные масштабы неоднородностей соответствуют турбулентным флуктуациям электронной концентрации в крупномасштабной и архимедовой областях.

На распространение радиоволн сантиметрового диапазона значительное влияние оказывает нижняя тропосфера. В работах [24-29] рассмотрены пространственно-временные вариации коэффициента преломления радиоволн сантиметрового диапазона в нижней тропосфере. По многолетним данным ежеминутных измерений метеопараметров (1996-2003 гг.) исследованы вариации коэффициента преломления и индекса рефракции от мезомасштабных до сезонных. Впервые определены их среднемноголетние и максимальные значения для различных временных мае-

0 20 40 60 80

зенитный угол, град

Рис. 4. 1 систематическая ошибка угла возвышения, рассчитанная без учета мезомас-штабпых пеодпородпостей: 2 систематическая ошибка угла возвышения, рассчитанная с учетом мезомасштабпых пеодпородпостей: 3 дисперсия ошибки угла возвышения, рассчитанная с учетом мезомасштабпых пеодпородпостей

штабов. К наиболее неожиданным и интересным результатам можно отнести факт значительного превышения интенсивности мезомасштабпых вариаций индекса рефракции над суточными в отдельные периоды времени, хотя их средний вклад в общую изменчивость составляет 16 20%.

Амплитуда сезонных вариаций преобладает, хотя средний вклад в дисперсию равен 18%. Вторыми по интенсивности индекса рефракции, а значит и коэффициента преломления, являются суточные вариации. Интенсивность синоптических вариаций слабо преобладает над мезомасштабнымп, но именно они дают наибольшую изменчивость индекса рефракции.

Разработана модель основных закономерностей пространственно-временной структуры (включая мезомасштабные) коэффициента преломления сантиметровых радиоволн в тропосфере с использованием не имеющих аналогов эмпирических закономерностей, полученных по синхронным ежеминутным независимым измерениям на 9-и автоматизированных станциях волновых возмущений мезомасштабпых вариаций метеопараметров, аэрозоля, химических примесей и других атмосферных параметров, влияющих на распространение радиоволн сантиметрового диапазона в тропосфере.

В модели учитывается, что волновые вариации могут существовать но во всем пограничном слое, а лишь до какой-либо случайной высоты, далее разрушаясь. Учитывалось распределение влажности и температуры с высотой. Выбор такого метода оценки вполне оправдай тем, что мезомасштабные волны не вполне случайны, они могут быть вызваны орографическими источниками и распространяются на сотни километров. Учитывая, что скорость распространения радиоволн значительно больше, чем скорость мезомасштабпых неодиородностой, можно считать, что в течение времени распространения радиосигнала поле коэффициента преломления детерминировано и определяется пространственными вариациями температуры, давления и влажности.

Расчеты показали (см. рис. 4), что ошибки, вносимые мезомасштабнымп процессами в угол рефракции и фазовые флуктуации, примерно на порядок превышают значения, полученные без учета влияния мезомасштабпых волн.

Проведен учет влияния мозомасштабных неоднородностей на ошибки определения дальности для горизонтально и вертикально направленных радиотрасс. Показано. что поправка на запаздывание радиосигнала может измениться в два раза, а фазовые флуктуации сантиметровых радиоволн на порядок за счет влияния мозомасштабных неоднородностей коэффициента преломления.

Использование технических средств радиолокации метеорных следов позволило разработать радиофизический метод исследований высотной структуры динамики мезосферы нижней термосферы. Создана и поступила в международный обмен информационная база данных о параметрах динамических процессов в интервале высот 80-100 км на основе многолетних наблюдений [30].

Исследованы высотная и частотная структуры волновых возмущений нижней и средней атмосферы Земли в широком диапазоне временных масштабов от масштабов внутренних гравитационных волн до масштабов планетарных волн, а также внутригодовых и межгодовых колебаний. Изучена эффективность вихревых потоков. создаваемых волновыми возмущениями с масштабами планетарных волн в интервале высот 0 100 км по раднометеорным измерениям в г. Казани (80 100 км) и данным BADC UKMO (база данных метеорологического общества Великобритании). установленные особенности высотной структуры эффективности вихревых потоков соответствуют высотам смены режима зональной циркуляции. Выполненные исследования волновой активности с масштабами гравитационных волн в интервале высот 80 100 км показали, что вклад за счет волновых ускорений в зональную циркуляцию равен 15% и в меридиональную 50 100%. Вклад в сезонную изменчивость в зависимости от высоты составляет 35 100% для годовых и полугодовых вариаций меридиональной циркуляции и 10 400% в зональной циркуляции. Результат указывает на определяющую роль волновых потоков при формировании меридиональной циркуляции и ее годовых и полугодовых колебаний [31].

Выполнены исследования нелинейных взаимодействий в диапазоне частот, характерных для приливов и планетарных волн. Полученные экспериментальные результаты объяснены в приближении квадратичной нелинейности. При этом первичные н возникшие вторичные комбинационные волны, а также их фазы удовлетворяют соотношению f 1 ± f 2 = f 3, ф1 ± ф2 = ф3, т. е. условию резонанса. В результате исследований установлена многоволновая структура приливных движений [32].

Использование базы данных среднесуточных значений ветра, полученных в один н тот же период раднометеорным методом в интервале высот 80 100 км н 0 55 км. по данным BADC UKMO (для региона Казани) позволило получить локальную высотно-созонную структуру преобладающего зонального и меридионального ветра и параметров его годовых и полугодовых колебаний. Эти результаты использованы при развитии региональной климатической модели фоновой циркуляции в интервале высот 0 100 км.

С использованием международной базы данных, в том числе базы данных, полученных в Казанском университете, в соавторстве с российскими и зарубежными учеными разработана и опубликована двумерная климатическая модель фонового ветра для высот 70 100 км [33]. Разработанные модели представляют интерес при конструкции новой версии модели CIRA.

Предложен, разработан и реализован новый подход исследований влияния солнечной активности на термодинамические процессы в нижней и средней атмосфере Земли (0 100 км). Установлены значимые корреляционные связи временных вариаций солнечной активности и таких крупномасштабных процессов, как фоновая циркуляция н ее годовые и полугодовые колебания [34]. Установлен reo- голио-

контроль частотных характеристик Es опосредованным влиянием геомагнитной активности на динамические параметры нейтральной атмосферы [35].

Установленные закономерности высотной структуры динамического режима в интервале 0 100 км и их модельное представление важны для адекватного моделирования глобальной циркуляции, структуры ионосферы и прогноза характеристик среды распространения радиоволн.

Summary

O.I. Bel'kovich, A.V. Karpov, A.M. Nasyrov, V.V. Sidorov, G.M. Teptin, A.N. Fakhrutdi-nova, O.N. Sherstyukov. Radiophysical investigations of the near-Earth cosmic space at Kazan State University.

Some results of near-Earth cosmic space investigations obtained recently in Kazan State University by means of radiophysical methods are presented. These results are concerned the low atmosphere, the low high mesosphere (low thermosphere and ionosphere). Also the questions about influence of the low and middle atmosphere parameters on radio waves propagation are considered.

Литература

1. Белькович О.И., Ишмухаметова М.Г., Сулелшанов П.И. Современные методы обработки визуальных наблюдений метеорных потоков // Астроном. Вести. 2001. Т. 35, 5. С. 440 448.

2. Belkovich O.I., Ishmukhametuva M.G., Suleimanuv N.I. Comparative analysis of meteor shower observations processed by three different methods // Proc. Of the Met.eoroids 2001 Conference. Kiruna, Sweden. 2001. P. 91 94.

3. Belkovich O.I., Ishmukhametuva M.G. The Perseids and Leonids from the last of 130 years of observations // Met.eoroids 1998. Proc. Intern. Conference. Bratislava, 1999. P. 203 206.

4. Макаров В.А., Нестеров В.Ю., Пупышев Ю.А., Сидоров В.В., Степа,нов A.M., Фахрутдипова, A.M., Шувариков В.А. Радиолокационный комплекс КГУ-М5 для измерения координат отражающих точек па метеорном следе // Метеорное распространение радиоволн. Казань: Изд-во Казап. уп-та, 1981. Вып. 17. С. 96 100.

5. Пупышев Ю.А. Определение видимого распределения плотности радиантов спорадических метеоров из азимутальных радиолокационных наблюдений // Результаты МГГ. Л» 14. М.: Наука, 1965.

6. Белькооич О.П., Сидоров В.В., Филимонова, Т.К. Вычисление распределения метеор-пых радиантов по наблюдениям па одной радиолокационной станции с угломером // Астроном. Вести. 1991. Т. 25, 2. С. 225 232.

7. Сидоров В.В., Калабаиов С.А. Метод решения задачи определения координат радиантов метеорных потоков по угломерным данным метеорного радара // Астроном. Вести. 2003. Т. 37, Л» 2. С. 162 173.

8. Sidorov V., Kalabanov S., Sidorova S., Filin I., Filimonova T. Associations of meteor microsliowers or as the Kazan radar "sees" radiants on northern celestial hemisphere, Earth, Moon and Planets (2005) 00:1-15.

9. Сидоров В.В, Филин И.В, Калабаиов С.А., Сидорова, А.Д. Угловая и временная структура и распределение элементов орбит метеорного потока дневные ариетиды и её возможная связь с короткоперигелийпыми кометами // Сб. тр. Второго Межд. радиоэлектронного Форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития», Харьков, септ. 2005 г.

10. Горбачёв Ю.М., Княвькова Е.Ф. Молодые метеорные рои вблизи Солнца. II Статистическая связь метеоров с семейством короткопериодических комет // Астроном. Вести. 2003. Т. 37, № 5. С. 1 14.

11. Карпов А.В., Сидоров В.В. Заявка па изобретение «Способ защиты информации в метеорном радиоканале путем шифрования случайным природным процессом». Л» 2004105658/09(005904).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Карпов А.В. Компьютерная модель метеорного радиоканала // Изв. вузов. Радиофизика. 1995. Т. 38. С. 1177 1186.

13. Карпов А.В., Курганов А.Р., Сидоров В.В., Те.релиин С.Н. Моделирование оптимальных режимов метеорной радиосвязи // Радиотехника, ИПРЖР. 1999. Л' 8. С. 4 15.

14. Карпов А.В., Наумов А.В. Исследование влияния взаимной ориентации аптепп па характеристики метеорного радиоканала // Изв. вузов. Радиофизика. 2002. Т. 35, № 8. С. 684 689.

15. Карпов А.В., Юмагулов Е.З. Исследование топкой пространственной структуры метеорных потоков па основе реляционной базы данных «Метеор» // Астроном. Вести. 2003. Т. 37, № 3. С. 232 235.

16. Иванов В.А., Лыонг Вьет Лок, Насыров A.M., Рябова Н.В. Фильтрация случайной компоненты суточных вариаций максимально наблюдаемых частот дальних ионосферных радиолиний // Тр. 10-й межд. паучп.-техп. копф. «Радиолокация, навигация, связь» Воронеж, 2003. Т. 2. С. 1129 1139.

17. Warrington Е.М., Stoker A. J., Zaalov N. Y., Siddle D.R., Nasyrov I.A. Propagation of HP radiowaves over northerly path: measurements, simulation and system aspects // Annales of geophysics. 2004. V. 47, No 2/3. P. 1161 1177.

18. Мясников E.H., Муравьева H.B., Сергеев Е.И., Фролов В.Л., Насыров A.M., Насыров И.А., Белей B.C., Колосков А.В., Ямпольскмй Ю.М., Гровс К.М. О форме пространственного спектра искусственных ионосферных неоднородностей, возбуждаемых мощным радиоизлучением // Изв. вузов. Радиофизика. 2001. Т. 44, Л' 11. С. 903 917.

19. Gumerov R.I., Kapkov V.B., Komrakov G.P., Nasyrov A.M. Artificial ionospheric glow caused by the short-term. Effect of liigli-pover RF radiation // Radiopliysics and Quantum electronics. 1999. V. 42, No 6. P. 463 465.

20. Grach S.M., Sergeev E.N., Nasyrov A.M., Gumerov R.I., Shaimukhametov R.R., Nasyrov I.A., Komrakov G.P. Simaltaneous observations of the 557,7 nm airglow and stimulated electromagnetic emission during HF pumping of the ionosphere with diagnostic sliedule: first results // Advances in Space Res. 2004. V. 4. P. 2422 2427.

21. Шерстюков O.H., Минуллин P.P., Акчурип А.Д., Нава/ренко В.И., Сапаев А.Л., Зыков Е.Ю. Влияние спорадического слоя Е па распространение метровых и декамет-ровых радиоволн па коротких трассах // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40, № 5. С. 69 74.

22. Шерстюков О.Н., Минуллин P.P., Акчурип А.Д., Зыков Е.Ю. Влияние крупномасштабной структуры слоя Es па предельные частоты при паклоппом падении // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41, 1. С. 227 232.

23. Шерстюков О.Н., Стенин Ю.М. Влияние турбулентных неоднородностей па полупрозрачность слоя Es//Геомагпетгнм ri аэропомгш. 2002. Т. 42, Л'1. С. 102 107.

24. Тептин P.M. Макротурбулептпые характеристики средней и нижней тропосферы и рассеяние радиоволн. Казань: Изд-во Казап. ун-та, 2004. 178 с.

25. Хуторооа О.Г., Тептии Г.М. Волновые возмущения локальных и синоптических масштабов по сипхроппым измерениям атмосферных примесей // Докл. РАН. 2005. Т. 400, 1. С. 110 112.

26. Хуторооа О.Г. Волновые процессы в приземной атмосфере по сипхроппым измерениям примесей и метеопараметров. Казань: Центр инновационных технологий, 2005. 275 с.

27. Хуторооа О.Г., Тетпии Г.М. Исследование мезомасштабпых вариаций в тропосфере по наблюдениям концентрации примесей // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37, Л» 6. С. 853 856.

28. Журавлев ^4.^4., Хуторооа О.Г. Рефракция электромагнитных воли в реальной турбулентной атмосфере с загрязнениями // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14,

2. С. 137 141.

29. Тетпии Г.М., Хуторова О.Г., Журавлев А.А. Модель средпеширотпого спектра турбулентных флуктуаций градиента электронной концентрации // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, Л» 2. С. 235 238.

30. Фахрутдииова, А.Н. Циркуляция мезосферы нижней термосферы средних широт. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2004. 167 с.

31. Фахрутдииова, А.Н., Хуторова, О.Г. Влияние внутренних гравитационных волн па динамический режим нижней термосферы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1998. Т. 34, Л» 1. С. 19 24.

32. Fahrutdinuva A.N., Feduruv D.V. Multiwave structure of tidal motions in upper mesospliere lower tliermospliere // Environmental Radioecology and Applied Ecology. 2005. V. 3, No 5. P. 20 27.

33. Portnyagin Yu., Suluvjuva Т., Merzlyakuv E., Forbes J., Palo S., Ortland D., Hocking W., MacDougall J., Thayaparan T. , Manson A., Meek C., Hoffmann P., Singer W., Mitchell N.. Pancheva D., Igarashi K., Murayama Y., Jacobi Ch., Kuerschner D., Fahrutdinova A., Korotyshkin D., Clark R., Tailor M., Franke S., Fritts D., Tsuda Т., Nakamura Т., Gurubaran S., Rajaram R., Vincent R., Kovalam S., Batista P., Poole G., Malinga S., Fraser G., Murphy D., Rig gin D., A so Т., Tsutsumi M. Mesospliere/lower t.liermosliere prevailing wind model. // Adv. Space Res. 2004. No. 3. P. 1755 1762. (doi:10.1016/j.asr.2003.04.058).

34. Бердуиов H.B., Фахрутдииова, A.H., Нугмаиов И.С. Долговременные изменения преобладающего ветра в верхней мезосфере - нижней термосфере и связь с солнечной активностью // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1998. Т. 34, Л' 5. С. 658 663.

35. Maksyutin S.V., Fahrutdinova A.N., Sherstyukov O.N. Es layer and dynamics of neutral atmosphere during the periods of geomagnetic disturbances // J. of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2001. V. 63, No 5. P. 545 549.

Поступила в редакцию 05.10.05

Велькович Олег Игоревич доктор физико-математических паук, профессор Зеленодольского филиала Казанского государственного университета.

E-mail: beikoviQmail. ru

Карпов Аркадий Васильевич доктор физико-математических паук,профессор

кафедры радиофизики Казанского государственного университета.

E-mail: Arkady.KarpovQksu.ru

Насыров Альберт Махмутович доктор физико-математических паук, профессор. заведующий кафедрой радиоэлектроники Казанского государственного университета.

E-mail: А Wert. NasyrovQksu. ru

Сидоров Владимир Васильевич доктор физико-математических паук, профессор кафедры радиофизики Казанского государственного университета.

E-mail: Vladimir.SiduruvQksu.ru

Тептин Герман Михайлович доктор физико-математических паук, профессор, заведующий кафедрой радиоастрономии Казанского государственного университета.

E-mail: Guerman. Teptiv.eksu.ru

Фахрутдинова Антонина Николаевна доктор физико-математических паук, профессор, ведущий научный сотрудник проблемной радиоастрономической лаборатории Казанского государственного университета.

E-mail: Antonina.FahrutdinovaQksu.ru

Шерстюков Олег Николаевич доктор физико-математических паук, профессор, заведующий кафедрой радиофизики Казанского государственного университета.

E-mail: Oley.SherstyukovQksu.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.