Український антарктичний журнал

Том 21 № 2(27) (2023): Український антарктичний журнал
Articles

Наддалеке поширення ВЧ радіохвиль під час геомагнітної бурі у квітні 2023 року за результатами вимірювань в Антарктиці, Європі та на борту НДС «Ноосфера»

PDF (English)
  • А. Залізовський,
  • Ю. Ямпольський,
  • І. Станіславська,
  • О. Колосков,
  • О. Буданов,
  • О. Богомаз,
  • Б. Гаврилюк,
  • А. Сопін,
  • А. Резніченко,
  • А. Кащєєв,
  • С. Кащєєв,
  • В. Лисаченко
А. Залізовський
Державна установа Національний антарктичний науковий центр Міністерства освіти та науки України, 01601, м. Київ, Україна; Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна; Центр космічних досліджень Польської академії наук, 00-716, м. Варшава, Польща
Ю. Ямпольський
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна
І. Станіславська
Центр космічних досліджень Польської академії наук, 00-716, м. Варшава, Польща
О. Колосков
Державна установа Національний антарктичний науковий центр Міністерства освіти та науки України, 01601, м. Київ, Україна; Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна; Відділення фізики, Університет Нью-Брансвік, м. Фредеріктон, NB E3B5A3, Канада
О. Буданов
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна
О. Богомаз
Інститут іоносфери Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України, 61001, м. Харків, Україна
Б. Гаврилюк
Державна установа Національний антарктичний науковий центр Міністерства освіти та науки України, 01601, м. Київ, Україна; Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна
А. Сопін
Державна установа Національний антарктичний науковий центр Міністерства освіти та науки України, 01601, м. Київ, Україна; Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна
А. Резніченко
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна; Центр космічних досліджень Польської академії наук, 00-716, м. Варшава, Польща
А. Кащєєв
Відділення фізики, Університет Нью-Брансвік, м. Фредеріктон, NB E3B5A3, Канада
С. Кащєєв
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна
В. Лисаченко
Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України, 61002, м. Харків, Україна
Spectrograms of the signal emitted from Vernadsky and received onboard RV Noosfera after reflection from the ionosphere, the black line shows the X component of the geomagnetic field measured at the Vernadsky AIA station. See paper Zalizovski et al. 2024 (page 195). Photo by S. Glotov and from the archive of the SI NASC
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2023.717
Опубліковано December 31, 2023
Ключові слова
  • геомагнітне поле,
  • доплерівський ВЧ приймач,
  • іонозонд,
  • іоносфера
Як цитувати
Залізовський, А., Ямпольський, Ю., Станіславська, І., Колосков, О., Буданов, О., Богомаз, О., Гаврилюк, Б., Сопін, А., Резніченко, А., Кащєєв, А., Кащєєв, С., & Лисаченко, В. (2023). Наддалеке поширення ВЧ радіохвиль під час геомагнітної бурі у квітні 2023 року за результатами вимірювань в Антарктиці, Європі та на борту НДС «Ноосфера». Український антарктичний журнал, 21(2(27), 190-209. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2023.717

Авторське право (c) 2023 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

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

Анотація

Метою роботи є експериментальне вивчення механізмів наддалекого поширення високочастотних (ВЧ) радіосигналів, а також просторово‐часових варіацій іоносферних параметрів у перші години потужної геомагнітної бурі, що розпочалася 23 квітня 2023 р., за допомогою просторово рознесених вимірювальних засобів, розташованих на науково‐дослідному судні (НДС) «Ноосфера», Українській антарктичній станції «Академік Вернадський» (далі станція «Академік Вернадський») та обсерваторії PL610 мережі LOFAR у Боровці (Польща). У цьому дослідженні використовували методи високочастотного вертикального та похилого зондування іоносфери. На борту HДС розгорнуто радіофізичну обсерваторію. Обсерваторія обладнана приймальною позицією іонозонда та двоканальним допплерівським ВЧ приймачем. Геокосмічні вимірювання проводились синхронно на НДС, станції «Академік Вернадський» та PL610. У перші години геомагнітної бурі 23-24 квітня 2023 року спостерігалися несподівано добре скорельовані варіації допплерівських зсувів частоти ВЧ сигналів, що випромінювались зі станції «Академік Вернадський», на НДС і PL610. Ці ж зсуви частоти добре корелюють з варіаціями магнітного поля, виміряними в Антарктиді і Польщі. Варіації частоти спектральних компонент ВЧ сигналів, виділені завдяки збуреним умовам, використовуються для з'ясування механізму поширення ВЧ сигналів на великі відстані та оцінки вертикальної швидкості іоносферного шару. Несподівана поява сигналів станції CHU на частотах 7850 і 14670 кГц спостерігалася на всіх приймальних пунктах. Найімовірніше, ці радіосигнали, несподівано зареєстровані під час початкової стадії геомагнітної бурі, поширювалися шляхом розсіювання на іоносферних неоднорідностях полярних овалів, і далі зворотними (вздовж довшої дуги великого кола) трасами. Перерозподіл іоносферної плазми під час геомагнітної бурі призводить до формування ВЧ каналів наддалекого поширення радіохвиль, які відсутні за спокійних умов.

PDF (English)

Посилання

  1. Broom, S. M. (1984). A new ionosonde for Argentine Islands ionospheric observatory, Faraday Station. British Antarctic Survey Bulletin, 62, 1–6.
  2. Davies, K. (1990). Ionospheric Radio. Peter Peregrinus Ltd.
  3. Galushko, V. G., Koloskov, A. V., Paznukhov, V. V., Re inisch, B. W., Sales, G. S., Yampolski, Y. M., & Zalizovsky, A. V. (2008). Self-scattering of HF heater emission observed at geographically dispersed receiving sites. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 50(6), 155–161. https://doi.org/10.1109/MAP.2008.4768950
  4. Gurevich, A. V., & Tsedilina, E. E. (2011). Long Distance Propagation of HF Radio Waves. Springer Berlin Heidelberg.
  5. Kashcheyev, A. S., Kashcheyev, S. B., Koloskov, A. V., Pikulik, I. I., Bryukhovetski, A. S., & Yampolski, Yu. M. (2003). Bistatic HF Scattering from the Sea Surface. II. Experiment. Radio Physics and Radio Astronomy, 8(3), 242–252.
  6. Kashcheev, S. B., Yampolski, Yu. M., & Zalizovski, A. V. (2001). Bistatic sounding of the sea surface by signals from HF broadcasting stations. Radio Physics and Radio Astronomy, 6(1), 79–89.
  7. Kashcheev, S. B., Zalizovski, A. V., Sopin, A. O., & Pikulik, I. I. (2013). On the possibility of bistatic HF ionospheric sounding by exact time signals. Radio Physics and Radio Astronomy, 18(1), 34–42.
  8. Koloskov, O., Kashcheyev, A., Bogomaz, O., Sopin, A., Gavrylyuk, B., & Zalizovski, A. (2023). Performance analysis of a portable low-cost SDR-based ionosonde. Atmosphere, 14(1), 159. https://doi.org/10.3390/atmos14010159.
  9. Koloskov, A. V., Yampolski, Y. M., Zalizovski, A. V., Galushko, V. G., Kascheev, A. S., La Hoz, C., Brekke, A., Beley, V. S., & Rietveld, M. T. (2014). Network of INTERNET-controled HF receivers for ionospheric research. Radio Physics and Radio Astronomy, 19(4), 324–335. https://doi.org/10.15407/rpra19.04.324 (In Russian)
  10. Muldrew, D. B., & Maliphant, R. G. (1962). Long-distance one-hop ionospheric radio-wave propagation. Journal of Geophysical Research. Atmospheres, 67(5), 1805–1815. https://doi.org/10.1029/JZ067i005p01805
  11. Litvinenko, L. N., & Yampolsky, Yu. M. (Eds.). (2005). Elektromagnitnyye proyavleniya geofizicheskikh effektov v Antarktide [Electromagnetic manifestation of geophysical effects in Antarctica]. Institute of Radio Astronomy of National Academy of Sciences of Ukraine. (In Russian)
  12. Ludwig, G. H. (2011). Opening space research: Dreams, technology, and scientific discovery. American Geophysical Union.
  13. Shlionsky, A. G. (1979). Dal’neye rasprostraneniye ra diovoln v ionosfere [Long-Range Propagation of Radio Waves in the Ionosphere]. Nauka. (In Russian)
  14. Stein, S. (1958). The role of ionospheric-layer tilts in long-range high-frequency radio propagation. Journal of Geophysical Research, 63(1), 217–241. https://doi.org/10.1029/JZ063i001p00217
  15. Yampolski, Yu., Milikh, G., Zalizovski, A., Koloskov, A., Reznichenko, A., Nossa, E., Bernhardt, P. A., Briczinski, S., Grach, S. M., Shindin, A., & Sergeev, E. (2019). Ionospheric non-linear effects observed during very-longdistance HF propagation. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 6, 12. https://doi.org/10.3389/fspas.2019.00012
  16. 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. Space science and technology, 24(3), 10–22. https://doi.org/10.15407/knit2018.03.010
  17. Zalizovski, A. V., Kascheev, S. B., Yampolsky, Y. M., Galushko, V. G., Beley, V., Isham, B., Rietveld, M. T., La Hoz, C., Brekke, A., Blagoveshchenskaya, N. F., & Kornienko, V.A. (2009). Self-scattering of a powerful HF radio wave on stimulated ionospheric turbulence. Radio Science, 44(3). https://doi.org/10.1029/2008RS004111
  18. Zalizovski, A., Koloskov, O., Kashcheyev, A., Kashcheyev, S., Yampolski, Y., Charkina, O. (2020). Doppler vertical sounding of the ionosphere at the Akademik Vernadsky station. Ukrainian Antarctic Journal, 1, 56–68. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2020.379
  19. Zalizovski, A. V., Koloskov, A. V., & Yampolski, Y. M. (2015). Studying in Antarctica the time-frequency characteristics of HF signals at the long radio paths. Ukrainian Antarctic Journal, 14, 124–137. https://doi.org/10.33275/1727-7485.14.2015.181 (In Russian)
  20. Zalizovski, A., Stanislawska, I., Lisachenko, V., & Charkina, O. (2021). Variability of Weddell Sea ionospheric anomaly as deduced from observations at the Akademik Vernadsky station. Ukrainian Antarctic Journal, 1, 47–55. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2021.666zaliz
  21. Zalizovski, A., Yampolski, Yu., Koloskov, O., Kashcheyev, S., Lisachenko, V., Shvets, A., Kashcheyev, A., & Bogomaz, O. (2022). First results of RF measurements on board the Ukrainian research vessel Noosfera on the way to Antarctic Peninsula. 10th SCAR Open Science Conference, 1–10 August 2022, India (No 845).
  22. Zalizovskii, A. V., Galushko, V. G., Kashcheev, A. S., Koloskov, A. V., Yampolski, Yu. M., Egorov, I. B., & Popov, A. V. (2007). Doppler selection of HF radiosignals on long paths. Geomagnetism and Aeronomy, 47, 636–646. https://doi.org/10.1134/S001679320705012X