• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

ВОЗМУЩЕНИЯ ПЕЛЕНГА ИСТОЧНИКА В РЕЗОНАТОРЕ ЗЕМЛЯ–ИОНОСФЕРА С НЕОДНОРОДНОСТЬЮ ДЕНЬ–НОЧЬ

Николаенко, АП, Галюк, ЮП, Хайакава, М
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12,
 ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: sasha@ire.kharkov.ua

Санкт-Петербургский государственный университет
35, Университетский просп., Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Россия

E-mail: j.galuk@spbu.ru

Институт Хайакавы, Компания сейсмического электромагнетизма,
Инкубационный центр 508 Университета электросвязи
1-5-1 Чофугаока, Чофу, Токио, 182-8585, Япония

E-mail: hayakawa@hi-seismo-em.jp

https://doi.org/10.15407/rej2018.02.022
Язык: русский
Аннотация: 

Предмет и цель работы. Резонатор Земля–ионосфера характеризуется неоднородностью день–ночь. В литературе оценивалось влияние этой неоднородности на амплитуду поля и его спектр, но не рассматривалось изменение угла прихода сверхнизкочастотных (СНЧ) радиоволн из-за этой неоднородности. В настоящей работе получены девиации пеленга рамках модели плавного перехода день–ночь. Источник и приемник расположены на нулевом меридиане в точках с координатами 22,5° с. ш. и 22,5° ю. ш. соответственно, а трасса распространения длиной 5 тыс. км занимает два характерных положения относительно неоднородности. Одно из них отвечает 4 ч (трасса лежит в ночном полушарии), а вторая – 8 ч мирового времени (трасса расположена вблизи утреннего терминатора на дневной стороне).

Методы и методология работы. Для определения параметров распространения СНЧ-радиоволн используется метод полного поля. Спектры полей находятся с помощью двумерного телеграфного уравнении.

Результаты работы. Удалось показать следующее: влияние неоднородности отсутствует, когда середина трассы совпадает с центром ночной или дневной полусферы, и увеличивается, когда трасса приближается к границе день–ночь; девиации пеленга источника могут достигать примерно ~3°; частотная зависимость пеленга источника похожа на форму спектров шумановского резонанса; для монохроматического сигнала наблюдается слабая эллиптическая поляризация, знак которой изменяется при перемещении трассы распространения с одной стороны неоднородности день–ночь на другую; временные вариации импульсных ортогональных компонент горизонтального магнитного поля и вектора Умова–Пойнтинга имеют сложную форму, что затрудняет определение угла прихода импульсного радиоизлучения; частотная характеристика приемника сигналов шумановского резонанса существенно изменяет форму импульсов, однако максимальные отклонения пеленга при этом не увеличиваются.

Заключение. Влияние неоднородности день–ночь на пеленг источника в диапазоне частот шумановского резонанса оказывается ниже уровня естественных флуктуаций, обусловленных шумовой природой грозовой активности планеты, что существенно затруднит экспериментальное обнаружение девиаций. Обнаружение терминаторного эффекта возможно только для исключительно мощных всплесков СНЧ-излучений

Ключевые слова: неоднородность день–ночь, пеленг источника, резонатор Земля–ионосфера, шумановский резонанс

Статья поступила в редакцию 01.03.2018
PACS 93.85.Bc; 93.85.Jk; 94.20.Cf; 94.20.ws
УДК 537.87:550.380.2
Radiofiz. elektron. 2018, 23(2): 22-38
Полный текст (PDF)
 

References: 
  1. Mlynarczyk J., Kulak A., Salvador J. The accuracy of radio direction finding in the extremely low frequency range. Radio Sci. 2017. Vol. 52, Iss. 10. P. 1245–1252. https:// doi.org/10.1002/2017RS006370
  2. Galuk Yu. P., Nickolaenko A. P., Hayakawa M. Amplitude variations of ELF radio waves in the Earth–ionosphere cavity with the day–night non-uniformity, J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 169. P. 23–36. Available online 8 January 2018. https://doi.org/ 10.1016/j.jastp.2018.01.001
  3. Гюннинен Э. М., Галюк Ю. П. Поле вертикального электрического диполя над сферической Землей с неоднородной по высоте атмосферой. Проблемы дифр. и распр. радиоволн. 1972. Вып. 11. С. 100–120. Ленинград: Изд-во ЛГУ.
  4. Галюк Ю. П., Николаенко А. П., Хайакава М. Смещение антиподного максимума электрического поля в резонаторе Земля–ионосфера за счет неоднородности день–ночь. Радиофизика и электроника. 2017. Т. 22, № 2. С. 29–40. https://doi.org/10.15407/ rej2017.02.028
  5. Kudintseva I. G., Nickolaenko A. P., Rycroft M. J., Odzimek A. AC and DC global electric circuit properties and the height profile of atmospheric conductivity. Ann. geophys. 2016. Vol. 59, N 5. P. A0545 (15 p.). https://doi.org/10.4401/ag-6870
  6. Nickolaenko A. P., Shvets A. V. and Hayakawa M. Extremely Low Frequency (ELF) Radio Wave Propagation: a Review. Int. J. Electron. Appl. Res. 2016. Vol. 3, Iss. 2. 91 p. Publ. online (http://eses.co.in/ online_journal.html) ISSN 2395 0064
  7. Nickolaenko A. P., Shvets A. V. and Hayakawa M. Propagation at Extremely Low-Frequency Radio Waves. In: J. Webster, ed. 2016. Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering. Hoboken, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2016. P. 120. https://doi.org/ 10.1002/047134608X.W1257.pub2
  8. Nickolaenko A. P., Galuk Yu. P. and Hayakawa M. Extremely Low Frequency (ELF) Wave Propagation: Vertical Profile of Atmospheric Conductivity Matching with Schumann Resonance Data. In: Albert Reimer, ed. 2017. Horizons in World Physics. New York: NOVA Sci. Publishers. Vol. 288, Ch. 6. P. 105–128. ISBN: 978-1-63485-882-3, ISBN: 978-1-63485-905-9 (eBook).
  9. Madden T., Thompson W., Low frequency electromagnetic oscillations of the Earth–ionosphere cavity. Rev. Geophys. 1965. Vol. 3, Iss. 2. P. 211–254.
  10. Кириллов В. В. Двумерная теория распространения электромагнитных волн СНЧ-диапазона в волноводном канале Земля–ионосфера. Изв. вузов. Радиофизика. 1996. Т. 39, № 9. C. 1103–1113.
  11. Кириллов В. В., Копейкин В. Н., Муштак В. К. Электромагнитные волны СНЧ-диапазона в волноводном канале Земля–ионосфера. Геомагнетизм и Аэрономия. 1997. Т. 37, № 3. C. 114–120
  12. Самарский А. А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1989. 616 с.
  13. Belyaev G. G., Schekotov A. Yu., Shvets A. V., Nickolaenko A. P. Schumann resonance observed with the Poynting vector spectra. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1999. Vol. 61, Iss. 10. P. 751–763.
  14. Блиох П. В., Николаенко А. П., Филиппов Ю. Ф. Глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля–ионосфера. Киев: Наукова думка, 1977. 199 с.
  15. Nickolaenko A., Hayakawa M. Resonances in the Earth–ionosphere cavty. Dordrecht, Kluwer Academic Publ, 2002. 181 p.
  16. Nickolaenko A., Hayakawa M. Schumann Resonance for Tyros (Essentials of Global Electromagnetic Resonance in the Earth–Ionosphere Cavity). Tokyo: Springer. Series XI, Springer Geophysics, 2014. 348 p.
  17. Яцевич Е. И., Швец А. В., Николаенко А. П. Влияние СНЧ приемника на характеристики наблюдаемых СНЧ-всплесков. Изв. вузов. Радиофизика. 2014. T. LVII, № 3. C. 194–205.