Український антарктичний журнал

№ 2(19) (2019): Український антарктичний журнал
Articles

Іоносфера над Українською антарктичною станцією “Академік Вернадський” в умовах мінімумів сонячної та магнітної активності, а також добової інсоляції: дослідження в червні 2019 р.

PDF (English)
  • О. В. Богомаз,
  • М. О. Шульга,
  • Д. В. Котов,
  • Т. Г. Живолуп,
  • О. В. Колосков,
  • А. В. Залізовський,
  • С. Б. Кащеєв,
  • А. І. Резниченко,
  • М. Р. Гейрстон,
  • В. Трухлік
О. В. Богомаз
Інститут іоносфери Національної академії наук України, Міністерство освіти і науки України, вул. Кирпичова, 16, м. Харків, 61001, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна
М. О. Шульга
Інститут іоносфери Національної академії наук України, Міністерство освіти і науки України, вул. Кирпичова, 16, м. Харків, 61001, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна
Д. В. Котов
Інститут іоносфери Національної академії наук України, Міністерство освіти і науки України, вул. Кирпичова, 16, м. Харків, 61001, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна
Т. Г. Живолуп
Інститут іоносфери Національної академії наук України, Міністерство освіти і науки України, вул. Кирпичова, 16, м. Харків, 61001, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна
О. В. Колосков
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, вул. Мистецтв, 4, м. Харків, 61002, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна
А. В. Залізовський
Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, бульв. Тараса Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна, Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, вул. Мистецтв, 4, м. Харків, 61002, Україна, Центр космічних досліджень Польської академії наук, вул. Бартицка, 18А, м. Варшава, 00-716, Польща
С. Б. Кащеєв
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, вул. Мистецтв, 4, м. Харків, 61002, Україна
А. І. Резниченко
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, вул. Мистецтв, 4, м. Харків, 61002, Україна
М. Р. Гейрстон
Науковий космічний центр ім. У. Хансона, Техаський університет в Далласі, а/с 830688 FO22, м. Річардсон, штат Техас, 75083-0688, США
В. Трухлік
Інститут фізики атмосфери Академії наук Чеської Республіки, вул. Бочни, II/1401, м. Прага, 14100 , Чехія
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.2(19).2019.154
Опубліковано December 31, 2019
Ключові слова
  • висота максимуму шару F2,
  • довідкова модель іоносфери,
  • іонозонд,
  • концентрація електронів, супутник,
  • температури електронів та іонів
Як цитувати
Богомаз, О. В., Шульга, М. О., Котов, Д. В., Живолуп, Т. Г., Колосков, О. В., Залізовський, А. В., Кащеєв, С. Б., Резниченко, А. І., Гейрстон, М. Р., & Трухлік, В. (2019). Іоносфера над Українською антарктичною станцією “Академік Вернадський” в умовах мінімумів сонячної та магнітної активності, а також добової інсоляції: дослідження в червні 2019 р. Український антарктичний журнал, (2(19), 84-93. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2(19).2019.154
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

У статті представлені результати спостережень іоносфери над Українською антарктичною станцією “Академік Вернадський”. Розглянуто параметри іоносфери (висота максимуму шару F2 та концентрація електронів на цій висоті, концентрація електронів, температури електронів та іонів у зовнішній іоносфері) впродовж періоду поблизу локального зимового сонцестояння у Південній півкулі (28–29 червня 2019 р.). Мета роботи. Показати відмінні риси варіацій параметрів іоносфери під час тривалого періоду з дуже низькою сонячною та магнітною активністю та мінімальною добовою інсоляцією. Методи. Висота шару F2 іоносфери та концентрація електронів на цій висоті розраховувалися за даними з іонограм, які отримано за допомогою встановленого на станції іонозонду, з подальшим виконанням процедури інверсії висотних профілів концентрації електронів. Також використовувалися дані з супутників Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) та Swarm. Добові варіації концентрації електронів, температур електронів та іонів на висотах орбіт супутників розраховувалися за допомогою низки субмоделей моделі International Reference Ionosphere-2016 (IRI-2016). Результати. Виявлено, що експериментально отримані варіації концентрації електронів у максимумі шару F2 іоносфери добре узгоджуються з модельними. Спостерігалося суттєве (приблизно у 2 рази) нічне збільшення концентрації електронів 29 червня. Моделі концентрації електронів показують подібне зростання, але більш згладжене у порівнянні з результатами спостережень. Значення висоти максимуму шару F2, отримані за даними іонозонду, дуже близькі до значень, розрахованих за допомогою моделі IRI-2016. Супутникові дані добре узгоджуються з прогнозами моделі, особливо для концентрації електронів, отриманої супутником Swarm. Висновки. Мультиінструментальні спостереження дозволили виявити низку унікальних особливостей іоносфери над Антарктичним півостровом в умовах мінімумів сонячної та магнітної активності, а також сонячної інсоляції.

PDF (English)

Посилання

  1. Altadill, D., Magdaleno, S., Torta, J.M., Blanch, E. 2013. Global empirical models of the density peak height and of the equivalent scale height for quiet conditions. Advances in Space Research, 52 (10), 1756-1769. https://www.doi.org/10.1016/j.asr.2012.11.018.
  2. Bilitza, D., Altadill, D., Truhlik, V., Shubin, V., Galkin, I., Reinisch, B., Huang, X. 2017. International Reference Ionosphere 2016: From ionospheric climate to real-time weather predictions. Space Weather-the International Journal of Research and Applications, 15 (2), 418-429. https://doi.org/10.1002/2016SW001593.
  3. Broom, S.M. 1984. A new ionosonde for Argentine Islands ionospheric observatory, Faraday Station. British Antarctic Survey Bulletin, 62, 1-6.
  4. Foppiano, A.J., Won, Y.I., Torres, X.A., Flores, P.A., Veloso, A.D., Arriagada, M.A. 2016. Ionosonde and optical determinations of thermospheric neutral winds over the Antarctic Peninsula. Advances in Space Research, 58 (10), 2026-2036. https://doi.org/10.1016/j.asr.2016.01.001
  5. Garner, T.W., Taylor, B.T., Gaussiran, T.L., Coley, W.R., Hairston, M.R., Rich, F.J. 2010. Statistical behavior of the topside electron density as determined from DMSP observations: A probabilistic climatology. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 115 (A7). https://doi.org/10.1029/2009 JA014695.
  6. Hairston, M.R., Mrak, S., Coley, W.R., Burrell, A., Holt, B., Perdue, M., Depew, M., Power, R. 2018. Topside ionospheric electron temperature observations of the 21 August 2017 eclipse by DMSP spacecraft. Geophysical Research Letters, 45 (15), 7242-7247. https://doi.org/10.1029/2018GL07 7381.
  7. Hochegger, G., Nava, B., Radicella, S.M., Leitinger, R. 2000. A family of ionospheric models for different uses. Physics and Chemistry of the Earth, Part C: Solar, Terrestrial & Planetary Science, 25, 307-310. https://doi.org/10.1016/S1464-1917(00)00022-2.
  8. Huang, X., Reinisch, B.W. 1996. Vertical electron density profiles from the Digisonde network. Adv. Space Res., 18, 121-129. https://doi.org/10.1016/0273-1177(95)00912-4.
  9. Koloskov, O.V., Kashcheyev, A.S., Zalizovski, A.V., Kashcheyev, S.B., Budanov, O.V., Charkina, O.V., Pikulik, I.I., Lysachenko, V.M., Sopin, A.O., Reznychenko, A.I. New digital ionosonde developed for Ukrainian Antarctic station "Akademik Vernadsky". IX International Antarctic Conference dedicated to the 60th anniversary of the signing of the Antarctic Treaty in the name of peace and development of international cooperation: Physical sciences. Kyiv, 14-16 May, 2019, 166-167.
  10. Kotov, D.V., Richards, P.G., Truhlík, V., Bogomaz, O.V., Shulha, M.O., Maruyama, N., Hairston, M., Miyoshi, Y., Kasahara, Y., Kumamoto, A., Tsuchiya, F., Matsuoka, A., Shinohara, I., Hernández-Pajares, M., Domnin, I.F., Zhivolup, T.G., Emelyanov, L.Ya., Chepurnyy, Ya.M. 2018. Coincident Observations by the Kharkiv IS Radar and Ionosonde, DMSP and Arase (ERG) Satellites, and FLIP Model Simulations: Implications for the NRLMSISE-00 Hydrogen Density, Plasmasphere, and Ionosphere. Geophysical Research Letters, 45 (16), 8062-8071. https://doi.org/10.1029/2018GL079206.
  11. Leitinger, R., Zhang, M.L., Radicella, S.M. 2005. An improved bottomside for the ionospheric electron density model NeQuick. Annals of Geophysics, 48, 525-534. https://doi.org/10.4401/ag-3217.
  12. Moro, J., Xu, J., Marcos De Nardin, C., Cristina Araújo Resende, L., Pereira Silva, R., Su Chen, S., Arlan da Silva Picanço, G., Zhengkuan, L., Li, H., Yan, C., Wang, C., Jorge Schuch, N. 2019. Performance of the IRI-2016 at the Brazilian low-latitude ionosphere over the South America Magnetic Anomaly during solar minimum, Ann. Geophys. Discuss., in review. https://doi.org/10.5194/angeo-2019-126.
  13. Nava, B., Coïsson, P., Radicella, S.M. 2008. A new version of the NeQuick ionosphere electron density mode. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 70, 1856-1862. http:// doi.org/10.1016/j.jastp.2008.01.015.
  14. Olsen, N., Floberghagen, R. 2018. Exploring Geospace from Space: the Swarm Satellite Constellation Mission. Space Res. Today, 203, 61-71. https://doi.org/10.1016/j.srt.2018.11.017.
  15. Oyekola, O.S. 2019. Comparison of IRI-2016 model-predictions of F2-layer peak density height options with the ionosonde-derived hmF2 at the equatorial station during different phases of solar cycle. Advances in Space Research, 64 (10), 2064-2076. https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.04.022.
  16. Radicella, S.M. 2009. The NeQuick model genesis, uses and evolution. Annals of Geophysics, 52, 417-422. https://doi.org/10.4401/ag-4597.
  17. Reinisch, B.W., Galkin, I.A. 2011. Global Ionospheric Radio Observatory (GIRO), Earth, Planets and Space, 63 (4), 377-381, https://doi.org/10.5047/eps.2011.03.001.
  18. Rich, F.J. 1994. Users guide for the topside ionospheric plasma monitor (SSIES, SSIES-2, and SSIES-3) on spacecraft of the Defense Meteorological Satellite Program, volume 1: Technical description. (Technical report PL-TR-94-2187). Phillips Laboratory. https://doi.org/10.21236/ADA315731
  19. Rodger, A.S., Smith, A.J., Rycroft, M.J. 1989. Antarctic Studies of the Coupled Ionosphere-Magnetosphere System [and Discussion]. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 328 (1598), 271-287. http://doi.org/10.1098/rsta.1989.0036.
  20. Shubin, V.N. 2015. Global median model of the F2-layer peak height based on ionospheric radio-occultation and ground-based Digisonde observations. Adv. Space Res., 56, 916-928. https://doi.org/10.1016/j.asr.2015.05.029.
  21. Shulha, M.O., Kotov, D.V., Bogomaz, O.V., Zhivolup, T.G., Koloskov, O.V., Lisachenko, V.M., Hairston, M. Multiinstrumental and modeling investigation of ionospheric response to weak geomagnetic storm of 21-23 March 2017 over the Ukrainian Antarctic station and magnetically conjugate region. IX International Antarctic Conference dedicated to the 60th anniversary of the signing of the Antarctic Treaty in the name of peace and development of international cooperation: Physical sciences. Kyiv, 14-16 May, 2019, 179-180.
  22. Truhlik, V., Triskova, L., Smilauer, J., Afonin, V.V. 2000. Global empirical model of electron temperature in the outer ionosphere for period of high solar activity based on data of three Intercosmos satellites. Adv. Space Res., 25 (1), 163-169. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(99)00914-X.
  23. Truhlik, V., Bilitza, D., Triskova, L. 2012. A new global empirical model of the electron temperature with the inclusion of the solar activity variations for IRI. Earth, Planets and Space, 64, 531-543. https://doi.org/10.5047/eps.2011.10.016.
  24. Zalizovski, A.V., Kashcheyev, A.S., Kashcheyev, S.B., Koloskov, A.V., Lisachenko, V.N., Paznukhov, V.V., Pikulik, I.I., Sopin, A.A., Yampolski, Yu.M. 2018. A prototype of a portable coherent ionosonde model. Space science and technology - Kosmichna nauka i tehnologia, 24 (3), 10-22. http://doi.org/10.15407/knit2018.03.010.
  25. Zhao, X., Ning, B., Zhang, M.L., Hu, L. 2017. Comparison of the ionospheric F2 peak height between ionosonde measurements and IRI2016 predictions over China. Adv. Space Res., 60, 1524-1531. http://doi.org/10.1016/j.asr.2017. 06.056.