ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2015, том 55, № 5, с. 608-610
УДК 550.388.2.:551.594.21
НАБЛЮДЕНИЯ СПЕКТРОВ ОНЧ АТМОСФЕРИКОВ ВО ВРЕМЯ СОЛНЕЧНОГО ЗАТМЕНИЯ 20 МАРТА 2015 г. © 2015 г. В. И. Кириллов, А. А. Галахов, В. В. Пчелкин
Полярный геофизический институт, г. Апатиты (Мурманская обл.) e-mail: kirillov_v@pgia.ru Поступила в редакцию 28.04.2015 г.
По данным, полученным на аппаратуре высокоширотной обсерватории "Ловозеро", построены амплитудно-частотные характеристики атмосфериков во время солнечного затмения 20 марта 2015 г. Показано, что во время затмения не наблюдается изменений спектров атмосфериков, выходящих за пределы естественной девиации.
DOI: 10.7868/S0016794015050065
1. ВВЕДЕНИЕ
Д-слой ионосферы (высоты менее 90 км) характеризуется как непостоянством самого существования, так и сильной изменчивостью свойств в зависимости от многих факторов, прежде всего, от интенсивности рентгеновского и ультрафиолетового излучений Солнца [Альперт, 1972; Харгривс, 1982; Cummer, 1998]. Солнечное затмение — яркий пример масштабного явления, нарушающего регулярную суточную вариацию потока ионизирующего излучения, и, соответственно, резко меняющего параметры ионосферы [Борисов и др., 2000]. В работе [Каримов и др., 2008] были показаны статистически значимые изменения суточной вариации фазы СДВ — сигналов во время затмения 29 марта 2006 года и показано, что изменения амплитуд регистрируемых сигналов находились в рамках среднесуточных отклонений.
Не лишенным оснований представляется предположение о том, что затмения, приводящие к существенным изменениям условий освещенности на трассах, идущих от мировых центров гроз к высокоширотным пунктам расположения приемников излучений, могут сложным образом менять и регистрируемые спектры атмосфериков. В этой связи нами было выполнено экспериментальное исследование вариаций спектральных кривых атмосфериков во время солнечного затмения 20 марта 2015 года.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
Экспериментальные данные, использованные в работе, были получены с помощью регистрирующей аппаратуры, установленной в высокоширотной обс. "Ловозеро" (центральная часть Кольского п-ва). В комплект аппаратуры входят:
— антенна, выполненная в виде магнитной рамки и ориентированная в направлении запад-восток;
— приемник ОНЧ диапазона;
— анализатор спектра, в котором сканирование по спектру происходит за счет последовательного во времени изменения параметров анализирующего фильтра (резонансная частота, добротность) и детектора (постоянная времени).
Данные записываются в бинарные файлы, содержащие время прихода импульсного сигнала, его амплитуду и номер частотного канала (всего 26 частот). Более подробно функциональная схема установки и ее составные части описаны в работах [Галахов и Ахметов, 2011; Галахов и др., 2015].
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Затмение 20 марта 2015 г. длилось с 7:40 иТ по 11:50 иТ. Максимальная фаза затмения наблюдалась в 09:45 иТ. В обс. "Ловозеро" (центральная часть Кольского п-ва) максимальная фаза составила 0.87 в 10:18 ЦТ.
Напомним, что в 9—10 ЦТ наблюдается максимум активности азиатского грозового центра (АзГЦ). Трасса распространения сигналов от АзГЦ до Кольского п-ова (~10000 км), которая в обычных условиях в это время полностью освещена, оказалась частично затененной, что и могло, в первую очередь, повлиять на форму спектральной кривой регистрируемых атмосфериков.
В обсуждении следует отметить, что затмение происходило на третий день после солнечной вспышки, сопровождавшейся сильной магнитной бурей (ЕКр = 48) и Форбуш—понижением.
На рисунке а, б, в представлены спектры атмо-сфериков, полученные по данным регистрации
НАБЛЮДЕНИЯ СПЕКТРОВ ОНЧ АТМОСФЕРИКОВ
609
— 10-4 N
Я
£
10-5
3 4 5
Frequency, kHz б
10:40-11:00 UT
345 Frequency, kHz
10-
10-
— 10-4 n
Hz
£
10-5
10-
10-
10 Hz
£
10-5
101 2 3 4 5 6 7 Frequency, kHz
Средний спектр атмосфериков за три временных интервала: а - 10:20-10:40 UT б — 10:40-11:00 UT в — 11:00-11:20 UT Сплошная линия - спектр сфериков, усредненный за месяц до затмения (вертикальные отрезки - разброс значений от среднего); штриховая линия - спектр атмосфериков в день затмения.
6
1
2
7
1
2
6
7
во время затмения за три последовательных 20-минутных интервала времени (штриховая линия). Кроме этого на графиках, для сравнения, показа-
ны средние спектры (усреднение проводилось за месяц за вычетом дней с геомагнитными возмущениями) с отмеченными среднеквадратичными
3 ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ том 55 № 5 2015
610
КИРИЛЛОВ и др.
отклонениями (вертикальные столбики), характеризующими естественную флуктуацию. Из рисунков видно, что во время солнечного затмения в спектрах сфериков не наблюдается существенных изменений, выходящих за пределы естественной девиации.
Отметим, что точный численный расчет ожидаемого эффекта выполнить затруднительно. Такой расчет, кроме методической части, должен был бы включать в себя как конкретную экспериментальную информацию о распределении грозовой активности в глобальном масштабе с географической привязкой, так и информацию об условиях распространения (поглощении) вдоль трасс прохождения сигналов от мировых центров гроз на момент затмения.
На качественном уровне можно предположить, что инерционность механизмов ионизации не позволила проявиться изменениям условий освещенности в ходе затмения на трассе, существенная часть (~60%) которой во время затмения все же оставалась освещенной.
Следует отметить, что в конечной фазе затмения (с 11:00 UT до 11:20 UT) в диапазоне частот 5.5—7.0 кГц отмечается некоторое систематическое понижение полученной спектральной кривой по сравнению с усредненным спектром. Зафиксированное экспериментально отклонение в этой части спектральной кривой также находится в пределах суточной флуктуации, однако систематичность понижения требует осторожности в суждении о случайности и дальнейшего изучения вопроса.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экспериментальные наблюдения спектров атмосфериков, проведенные в условиях Кольского полуострова во время солнечного затмения 20 марта 2015 г. в диапазоне частот 0.6—7.5 кГц, не
выявили изменений, которые выходили бы за пределы естественной девиации. Возможным объяснением этому факту может быть инерционность механизмов ионизации, не позволившая проявиться изменениям условий освещенности на трассе, существенная часть (~60%) которой во время затмения оставалась освещенной.
Работа выполнена при поддержке Программы Отделения физических наук РАН "Фундаментальные проблемы электродинамики и волновой диагностики атмосферы".
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
— Альперт Я.Л. Рапространение электромагнитных
волн и ионосфера. М.: Наука. 564 с. 1972.
— Борисов Б.Б., Егоров Д.А., Егоров Р.Е. и др. Комплекс-
ное экспериментальное исследование реакции ионосферы на солнечное затмение 9 марта 1997 г. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 40. № 3. С. 94—103. 2000.
— Галахов А.А., Ахметов О.И., Кириллов В.И. Аналого-
вый анализатор спектра атмосфериков КНЧ-ОНЧ диапазонов на программируемых интегральных схемах // Приборы и техника эксперимента. № 1. С. 146-150. 2015.
— Галахов А.А., Ахметов О.И. Комплекс аппаратуры
для регистрации импульсной компоненты электромагнитного поля диапазона очень низкой частоты // Приборы и техника эксперимента. № 3. С. 136—142. 2011.
— Каримов Р.Р., Козлов В.И., Муллаяров В.А. Особенно-
сти вариации характеристик ОНЧ-сигналов при прохождении лунной тени по трассе в период солнечного затмения 29 марта 2006 г. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 48. № 2. С. 250—254. 2008.
— Харгривс Дж. К. Верхняя атмосфера и солнечно-зем-
ные связи. Л.: Гидрометеоиздат. 290 с. 1982.
— Cummer S.A. Ionospheric D region remote sensing using
VLF radio atmospherics // Radio Science. V. 33. Iss 6. P. 1781—1792. 1998.
ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ том 55 № 5 2015
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.