Музей истории физики в Санкт-Петербургском университете
Отделы / Радиофизика / Распространение СДВ и моделирование нижней ионосферы

Распространение СДВ и моделирование нижней ионосферы

В 70-е годы параллельно с развитием теории распространения радиоволн низкочастотных диапазонов (ниже сотен килогерц) и разработкой численных методов расчета параметров электромагнитных полей на кафедре радиофизики были развернуты экспериментальные исследования распространения электромагнитных волн диапазона СДВ (10 - 60 кГц) и работы по прогнозированию фазы и амплитуды СДВ-сигналов. Это было необходимо для развития отечественных глобальных радионавигационных систем и систем радиосвязи, а также для выполнения расчетов параметров импульсного радиоизлучения от молниевых разрядов и ядерных взрывов. Для выполнения широкомасштабных экспериментальных исследований глобального распространения СДВ и исследований по математическому моделированию нижней ионосферы была создана специальная лаборатория "Волноводного распространения СДВ" (руководитель -- к.ф.-м.н. А.Б.Орлов). Успешное развитие работ по моделированию в значительной степени определилось возможностью ограничиться исполь-зованием детерминированной модели ионосферы и детерминированным решением соответствующей электродинамической задачи.

Работы в лаборатории велись в трех направлениях. Анализиро-вались и систематизировались литературные данные о распространении СДВ в различных геофизических условиях, публиковавшиеся в литературе, начиная с 20-х годов (Г.В.Азарнин, А.А.Никитин, Ю.В.Штенников). Проводились собственные исследования от Калининграда до Камчатки и от Ферганской долины до Новой земли (А.К.Булгаков, С.М.Демыкин, И.И.Кононов, В.Н.Кузнецов, А.А.Никитин, Ю.В.Кашпар). Выполнялись теоретические и численные исследования с целью разработки методов расчета СДВ-полей и анализа путей построения ионосферной модели (В.И.Иванов, А.Е.Пронин, А.Б.Орлов, А.Н.Уваров).

В 1985 г. в лаборатории была разработана глобальная модель нижней спокойной ионосферы, определявшая высотное распределение электронной концентрации N(h) на высотах 45 - 105 км над любой точкой земной поверхности с задаваемыми координатами для указываемых дат и времени суток (А.Б.Орлов, Г.В.Азарнин, В.И.Кобзарь, В.А.Колсанов, А.Е.Пронин, А.Н.Уваров). Модель описывала 11-летние гелиоциклические, сезонные и суточные регулярные изменения N. В 1994 г. модели был присвоен статус государственного стандарта. Разработанная модель давала глобальное описание N(h) с учетом всех основных регулярных вариаций. Это отличало ее от ряда аналогичных зарубежных моделей, возмож-ности применения которых ограничивались небольшим набором фиксированных условий.

В последующие годы усилия коллектива лаборатории были направлены на расширение пределов применимости модели N(h) с целью описания ионосферы в условиях крупномасштабных возмущений планетарного характера, вызываемых всплесками солнечного рентгена, высыпаниями протонов в полярных шапках и высыпаниями энергичных электронов на широтах 45 - 70? в послебуревые периоды (С.М.Демыкин, В.П.Кищук, С.Н.Соколов). В период 1990 -- 2002 г. была создана модель, использовавшая спокойные значения N, физические характеристики возмущающего потока и модель коэф-фициента эффективных потерь электронов. По большой совокупности экспериментальных данных о СДВ-возмущениях и по данным о риометрическом поглощении космического радиоизлучения (КВ диапазон) были определены суточные, сезонные и широтные регулярные изменения коэффициента потерь. Ионосферная модель по-зволяла прогнозировать эффекты возмущений в СДВ-полях с остаточной погрешностью около 20% от первоначальной величины возмущения.

Отдельным направлением работ в лаборатории было исследование особенностей электромагнитного излучения гроз -- атмосфериков с целью разработки однопунктовых методов оперативной дистанционной локации грозовых очагов (И.И.Кононов, И.А.Петренко). Разрабатывавшиеся методы имели большое значение для обеспечения безопасности функционирования аэродромов, а также для лесного хозяйства. Созданные устройства неоднократно экспонировались на выставках. Научные и прикладные исследования на отдельных этапах выполнялись в содружестве с учеными Фран-ции.



Назад Наверх