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

ВЕРТИКАЛЬНИЙ ПРОФІЛЬ ПРОВІДНОСТІ АТМОСФЕРИ, ЩО ВІДПОВІДАЄ ПАРАМЕТРАМ ШУМАНІВСЬКОГО РЕЗОНАНСУ

Рубрика: 
ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ, РАДІОЛОКАЦІЯ ТА ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ
Ніколаєнко, ОП, Галюк, ЮП, Хайакава, М
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: sasha@ire.kharkov.ua

Санкт-Петербурзький державний університет
35, Університетський просп., Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Росія
E-mail: galyuck@paloma.spbu.ru

Інстітут Хайакава, Компанія сейсмічного електромагнетизму,
Інкубаційний центр 508 Університету електрозв'язку,
1-5-1 Чофугаока, Чофу, Токіо, 182-8585, Японія
E-mail: hayakawa@hi-seismo-em.jp
https://doi.org/10.15407/rej2015.03.030
Мова: російська
Анотація: 

Пошук реалістичного вертикального профілю провідності атмосфери залишається актуальною задачею при прямому електромагнітному моделюванні глобального електро-магнітного (шуманівського) резонансу. Потреба в профілі обумовлена необхідністю враховувати вплив на йоносферу різних факторів космічної погоди або сейсмічної активності. При цьому особливого значення набуває знання регулярного профілю, що дозволяє отримувати в розрахунках реально спостережувані значення параметрів шуманівського резонансу в незбурених умовах. Спираючись на класичні дані, ми розробили новий висотний профіль провідності атмосфери в інтервалі від 2 до 98 км, який дозволяє отримувати параметри шуманівського резонансу, що узгоджуються зі спостереженнями. За допомогою методу повного поля була обчислена стала поширення наднизькочастотних (ННЧ) радіохвиль, що відповідає цьому профілю. Продемонстрована відповідність отриманої залежності до еталонної моделі, заснованої на реєстраціях глобального електромагнітного резонансу. Запропоновано також профілі провідності для нічних і денних умов поширення. Для цих профілів за методом повного поля були обчислені відповідні сталі поширення. Розраховано та зіставлено енергетичні спектри шуманівського резонансу у вертикальній електричній компоненті поля при рівномірному глобальному розподілі світових гроз як для стандартної моделі, так і для різних профілей провідності. Продемонстрована узгодженість отриманих модельних даних з результатами вимірювань радіовипромінювання ННЧ-передавачами.
Ключові слова: вертикальний профіль провідності повітря, енергетичні спектри шуманівського резонансу, коефіцієнт загасання радіохвиль від ННЧ-передавачів, стала поширення ННЧ-радіохвиль

Стаття надійшла  13.05.2015 г.
PACS     93.85.Pq, 94.20.ws, 94.20.Cf
УДК 537.87:550.380.2
Radiofiz. elektron. 2015, 20(3): 30-37
Повний текст (PDF)
 

References: 
  1. Nickolaenko A. P. Resonances in the Earth-ionosphere cavity / A. P. Nickolaenko, M. Hayakawa. – Dordrecht-Boston-L.: Kluwer Academic Publ., 2002. – 380 p.
  2. Nickolaenko A. Schumann resonance for tyros (Essentials of Global Electromagnetic Resonance in the Earth–Ionosphere Cavity) / A. Nickolaenko, M. Hayakawa. – Tokyo-Heidelberg-N. Y.-Dordrecht-L.: Springer, 2014. – Ser. XI. Springer Geophysics. – 348 p.
  3. Ishaq M. Method of obtaining radiowave propagation parameters for the Earth–ionosphere duct at ELF / M. Ishaq, D.Ll. Jones // Electronic Lett. – 1977. – 13, N 2. – Р. 254–255.
  4. Кириллов В.В. Электромагнитные волны СНЧ-диапазона в волноводе Земля–ионосфера / В. В. Кириллов, В. Н. Копей-кин, В. К. Муштак // Геомагнетизм и аэрономия. – 1997. – 37, № 3. – С. 114–120.
  5. Кириллов В. В. Двумерная теория распространения электро-магнитных волн СНЧ-диапазона в волноводе Земля–ионосфера / В. В. Кириллов // Изв. вузов. Paдиофизикa. – 1996. – 39, № 12. – С. 1103–1112.
  6. Кириллов В. В. Решение двумерных телеграфных уравнений с анизотропными параметрами / В. В. Кириллов, В. Н. Копейкин // Изв. вузов. Радиофизика. – 2002. – 45, № 12. – С. 1011–1024.
  7. Pechony O. Schumann resonance parameters calculated with a partially uniform knee model on Earth, Venus, Mars, and Titan / O. Pechony, C. Price // Radio Sci. – 2004. – 39, Iss. 5. – RS5007 (10 р.).
  8. Yang H. Three-dimensional finite-difference time domain modeling of the Earth-ionosphere cavity resonances / H. Yang, V. P. Pasko // Geophys. Res. Lett. – 2005. – 32, Iss. 3. – L03114 (4 p.).
  9. A numerical simulation of Earth’s electromagnetic cavity with the Transmission Line Matrix method: Schumann resonances / J. A. Morente, G. J. Molina-Cuberos, J. A. Port et al. // J. Geophys. Res. – 2003. – 108, Iss. A5. – P. SIA 17-1–17-11.
  10. Cole R. K. Electrification in the Earth’s atmosphere from altitudes between 0 and 100 kilometers / R. K. Cole, E. T. Pierce // J. Geophys. Res. - 1965. - 70, N 11. - P. 2735-2749.
  11. Mushtak V. C. Propagation parameters for uniform models of the Earth-ionosphere waveguide / V. C. Mushtak, E. Williams // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2002. – 64, N 6. – Р. 1989–2001.
  12. Greifinger C. Approximate method for determining ELF eigenvalues in the Earth-ionopshere waveguide / C. Grei-finger, P. Greifinger // Radio Sci. - 1978. - 13, N 5. - P. 831-837.
  13. Николаенко А. П. О возможности существования глобальных электромагнитных pезонaнсов на планетах Солнечной системы / А. П. Николаенко, Л. М. Paбинович // Космические исслед. – 1982. – 20, № 1. – C. 82–89.
  14. Николаенко А. П. О применимости свеpхнизко-чaстотных глобальных pезонaнсов для исследования грозовой активности Венеры / А. П. Николаенко, Л. М. Paбинович // Космические исслед. – 1987. – 25, № 2. – C. 301–306.
  15. Sentman D. D. Electrical conductivity of Jupiter Shallow interior and the formation of a resonant planetary-ionospheric cavity / D. D. Sentman // ICARUS. - 1990. - 88, Iss. 1. - P. 73–86.
  16. Füllekrug M. Dispersion relation for spherical electromagnetic resonances in the atmosphere / M. Füllekrug // Phys. Lett. A. – 2000. – 275, Iss. 1–2. – P. 80–89.
  17. Williams E. R. Distinguishing ionospheric models using Schumann resonance spectra / E. R. Williams, V. C. Mushtak, A. P. Nickolaenko// J. Geophys. Res. – 2006. – 111, N D16. – D16107 (12 p.).
  18. Parallel 3D-TLM algorithm for simulation of the Earth-ionosphere cavity / S. Toledo-Redondo, A. Salinas, J. A. Morente-Molinera et al. // J. Computational Phys. – 2013. – 236, N 3. – P. 367–379.
  19. Schumann resonances as a tool to study the lower ionospheric structure of Mars / G. J. Molina-Cuberos, J. A. Morente, B. P. Besser et al. // Radio. Sci. – 2006. – 41, Iss. 1. – RS1003 (8 p.).
  20. Diurnal and seasonal variations in the Schumann resonance parameters observed at Chinese observatories / H. Zhou, H. Yu, B. Cao, X. Qiao // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2013. – 98, N 1. – P. 86–96.
  21. Sentman D. D. Approximate Schumann resonance parameters for a two-scale-height ionosphere / D. D. Sentman // J. Atmos. Terr. Phys. – 1990. – 52, N 1. – P. 35–46.
  22. Greifinger P. S. On modeling the lower characteristic ELF altitude from aeronomical data / P. S. Greifinger, V. C. Mushtak, E. R. Williams // Radio Sci. – 2007. – 42, Iss. 2. – RS2S12 (12 р.).
  23. Гюннинен Э. М. Поле вертикального электрического диполя над сферической землей с неоднородной по высоте ионосферой / Э. М. Гюннинен, Ю. П. Галюк // Проблемы дифракции и распространения радиоволн. – Вып. 11. – Л.: ЛГУ, 1972. – С. 109–120.
  24. О pезонaнсных явлениях в полости Земля–ионосфеpa / П. В. Блиох, Ю. П. Гaлюк, Э. М. Гюннинен и др. // Изв. вузов. Paдиофизикa. – 1977. – 20, № 4. – С. 501–509.
  25. Блиох П. В. Глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля-ионосфера / П. В. Блиох, А. П. Николаенко, Ю. Ф. Филиппов. - К.: Наук. думка, 1977. - 199 с.
  26. Галюк Ю. П. Определение характеристик распространения СДВ-полей в волноводе Земля–неоднородная по высоте анизотропная ионосфера / Ю. П. Галюк, В. И. Иванов // Проблемы дифракции и распространения радиоволн. – Вып. 16. – Л.: ЛГУ, 1978. – С. 148–153.
  27. Галюк Ю. П. Модель колена: сравнение точного и эвристического решения задачи о шумановском резонансе / Ю. П. Гaлюк, А. П. Николаенко, М. Хайакава // Радиофизика и электрон. – 2015. – 6(20), № 2. – С. 40–46.
  28. Bannister P. R. Further examples of seasonal variations of ELF radio propagation parameters / P. R. Bannister // Radio Sci. – 1999. – 34, N 1. – P. 199–208.
  29. Николаенко А. П. Определение СНЧ-затухания по дистанционной зависимости амплитуды радиоволны, возбужденной искусственным источником / А. П. Николаенко // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – Х., 2008. – 13, № 1. – C. 40–44.
  30. Nickolaenko A. P. ELF Attenuation Factor Derived from Distance Dependence of Radio Wave Amplitude Propagating from an Artificial Source / A. P. Nickolaenko // Telecommunications and Radio Engineering. – 2008. – 67, Iss. 18. – P. 1621–1629.