РАЗДЕЛ 2
СУТОЧНЫЕ, СЕЗОННЫЕ И 11-ЛЕТНИЕ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ НЕВОЗМУЩЁННОЙ ИОНОСФЕРЫ
Физическое истолкование и моделирование процессов в ионосферной плазме в
различных гелиогеофизических условиях является одной из актуальных задач
исследования геокосмоса.
В настоящее время описанию поведения основных параметров ионосферы посвящено
большое количество публикаций [см., например, 8, 9 – 12, 88 – 100]. В
большинстве случаев в них представлены экспериментальные данные, полученные
различными радиофизическими методами в западном полушарии. Сравнение
экспериментальных данных с глобальными моделями ионосферы показало, что
существующие модели ионосферы не всегда качественно, и тем более количественно,
описывают пространственно-временное распределение параметров ионосферной плазмы
в конкретном регионе. Это связано в первую очередь с региональными
особенностями распределения параметров плазмы, обусловленными отсутствием
сферической симметрии ионосферы Земли, а также с тем, что указанные модели
ионосферы построены на основе экспериментальных данных, полученных с помощью
сети радаров НР в западном полушарии. Поэтому, разработка новых и
количественное уточнение уже существующих глобальных моделей ионосферы является
важной и актуальной задачей в исследовании околоземного космического
пространства [2 – 5, 9 – 12, 52, 101].
В разделе представлен анализ суточных и сезонных вариаций основных параметров
геокосмической плазмы, измеренных на радаре НР в г. Харькове на разных фазах
23-го цикла СА и характерных геофизических периодов – весеннего и осеннего
равноденствий, летнего и зимнего солнцестояний.
Основные результаты раздела опубликованы в работах [9 – 12].
2.1. Зависимость от уровня солнечной активности
В невозмущённых условиях вариации параметров ионосферы зависят, прежде всего,
от времени суток, сезона и уровня солнечной активности. Последняя, как
известно, изменяется циклически с периодом около 11 лет. Характерными
интервалами упомянутого цикла есть минимум, максимум, спад и нарастание
солнечной активности. Эти интервалы определяют характерные состояния ионосферы,
а значит и характерные значения её параметров. Подразумевается, что другие
значения параметров ионосферы находятся между параметрами, измеренными для
указанных состояний [10].
2.1.1. Рост солнечной активности
Измерения на радаре НР проведены для четырех периодов: 24 – 26 марта 1998 г.,
24 – 25 июня 1997 г., 22 – 23 сентября 1998 г., 2 – 4 декабря 1997 г.
Сведения о гелиогеофизической обстановке для этих периодов представлены на рис.
2.1 и табл. 2.1.
Результаты экспериментов. На рис. 2.2 – 2.5 представлены суточные и сезонные
вариации концентрации электронов, температуры ионов и электронов для четырех
периодов: весеннего и осеннего равноденствий, летнего и зимнего солнцестояний в
период роста СА.
Суточные вариации концентрации электронов. В период, близкий к весеннему
равноденствию (см. рис. 2.2) концентрация электронов испытывала значительные
изменения в течение суток. На высотах z = 210 и 240 км в суточном ходе N имел
место один максимум в окрестности полудня с абсолютными значениями N ?
0.35·1012 м–3 и 0.55·1012 м–3 соответственно. С увеличением высоты максимум в
суточных вариациях N смещался на более поздние часы с максимальными значениями
N около 16 часов местного времени (LT). В околополуденные часы на высоте 290 км
концентрация электронов достигала значений 0.7·1012 м–3, ночью – 0.05·1012
м–3.
Таблица 2.1.
Индексы солнечной и геомагнитной активностей для выбранных периодов
Дата
F10.7
Ap
02.12.1997 г.
03.12.1997 г.
04.12.1997 г.
96
108
116
109
109
104
24.03.1998 г.
25.03.1998 г.
26.03.1998 г.
120
114
110
120
114
110
16
24.06.1997 г.
25.06.1997 г.
72
74
72
74
22.09.1998 г.
23.09.1998 г.
142
144
142
144
12
Рис. 2.1. Kp-индексы для выбранных периодов: а) 23 – 26.03.1998 г.; б) 23 –
26.06.1997 г.; в) 21 – 24.09.1998 г.; г) 01 – 04.12.1997 г.
На высоте 580 км днем N ? 0.12·1012 м–3, в ночные часы 0.065·1012 м–3. Начиная
с высоты z 410 км, наблюдалось локальное увеличение N в ночные часы (23 – 04
LT).
Летом (см. рис. 2.3) на высотах z 250 км в суточных вариациях N имел место один
максимум около 12 – 13 LT с абсолютным значением 0.2·1012 м–3. Ночью на высоте
250 км значение N уменьшалось до значений примерно 0.025·1012 м–3. С
увеличением высоты наблюдалась тенденция к появлению двух максимумов –
утреннего и вечернего. До высот z ? 530 км величина вечернего максимума
превосходила величину утреннего. Днем на высоте 580 км N ? 0.11·1012 м–3, ночью
– 0.025·1012 м–3.
Для периода осеннего равноденствия (см. рис. 2.4), как и весной, концентрация
электронов испытывала значительные суточные вариации. На высоте z = 210 км в
суточном ходе присутствовал один околополуденный максимум со значениями N ?
0.55·1012 м–3. В ночные часы концентрация электронов уменьшалась до значений N
? 0.01·1012 м–3. В дневные часы на высоте 550 км N ? 0.3·1012 м–3, ночью –
0.1·1012 м–3. Начиная с высоты z 290 км, в суточных вариациях наблюдался второй
максимум около 18 – 19 LT. С увеличением высоты он сместился на более поздние
часы. На высотах z 410 км, как и для периода весеннего равноденствия, в ночное
время в суточных зависимостях N наблюдалось локальное увеличение концентрации
частиц в период с 00 до 02 LT.
Для периода зимнего солнцестояния (см. рис. 2.5) во всем высотном диапазоне в
суточных зависимостях концентрации электронов наблюдался один максимум в
околополуденные часы и локальное увеличение N ночью (22 – 04 LT). На высоте z =
250 км днем абсолютное значение N ? 0.6·1012 м–3, в ночные часы – 0.1·
- Київ+380960830922