В заключение этого раздела перечислим основные эффекты, которые наблюдаются при радиоисследованиях ионосферы во время внезапных возмущений (SID):

1. Ослабление амплитуды поля на коротких волновых линиях связи.

2. Ослабление интенсивности космического радиоиэ л учения.

3. Ослабление амплитуды поля в диапазоне длинных радиоволн (/ < 300 кгц) и уменьшение их фазового пути.

Л. Увеличение интенсивности поля атмосфериков.

5. Увеличение интенсивности сверхдлиниых радиоиолн на частотах / 15 кгц.

6. Увеличе1ше интенсивности на ультракоротковолновых линиях радиосвязи (при / Л:; 50 Мгц, см. часть ТТ), на которых используется эффект рассеяния этих волн от нижней части ионосферы.

Наряду с этим часто заметно увеличивается фаза и групповой путь радиоволн при отражении от областей Е и F. Следует также отметить, что во время внезапных возмущений увеличивается тепловое радиоизлучение ионосферы.

В диапазоне коротких радиоволн на частотах свыше 2-3 Мгц помимо внезапных возмущений ионосферы были обнаружены и изучены явления, возникающие так же внезапно во время солнечных вспышек, однако связанные с процессами воздействия вспышек солнечного излучения не на область D, а на более высокую часть ионосферы. Эти возмущения на.чваны внезапными возмущениями частоты (SFD).

Внезапные возмущения частоты характерны тем, что в периоды солнечных вспышек несущая частота Д коротких радиоволн, отраженных от области F2, начинает внезапно быстро изменяться (возрастать или уменьшаться), затем изменение частоты достигает А/иах 0,52 гц через интервал времени М 1-гЗ мищ и в дальнейшем через несколько минут частота принимаемых волн возвращается к первоначальному значению Д. Иногда время восстановления частоты длится более 10-15 мин [855-857].

Несколько типичных случаев эффекта внезапного возмущения частоты на частоте /р-10 Мгц, зарегистрированных в Калькутте при наблюдениях за радиостанцией NPL, расположенной в Дели, приведены на рис. 27.7 [858J.

В ряде случаев кривая Д/ имеет несколько пиков, что связано с воздействием на ионосферу последовательности всплесков излучения Солнца.

Внезапные изменения частоты служат весьма чувствительным индикатором быстрых изменений ионизующего излучения солнечных вспышек импульсного характера. Этот эффект не чувствителен к гладким изменениям ионизующего излучения со временами воз-

оеоп

06 W

и 100

0815

0845

бремя по Гринвичу

Рис. 27.7. Записи внезапных возмущений частоты, зарегистрированные в Калькутте

i:iipS (27.2)

тыс J dt тыС

diS Д(л) {лтс .

где {dNIdt) - среднее значение dNIdt в возмущенной области, протяженность которой iS ,). Изменение электронной концентрации за время действия эффекта в1Юзаш10го возмущения частоты в этой области равно

Таким образом, и:№1еряемая величина До) во время внезапного изменения частоты позволяет определять осрсднеппые значепия изменения электронной концентрации ДА в некоторой области высот ионосферы. Но ДА приводит к вариациям поглощения радиоволны (изменению ее амплитуды) и времени эффективной рекомбинации всплесков электронной концентрации. Эти зависимости и позволили более детально изучить описываемый эффект (SFD) и выявить его природу. В соответствии с ожидаемыми, согласно формулам (27.1)-(27.4), свойствами этого эффекта, установлено, что на одинаковых трассах распространения волны значение Дсо уменьшается с увеличением частоты, ростом расстояния между радиостанцией и точкой наблюдения и уменьшением зенитного расстояния Солнца.

растания, бблыиими примерно 5 мин, и отличается от внезапных возмущений ионосферы тем, что обусловлен изменениями электронной концентрации dNIdt в областях Е ж Fi иносферы, а не изменениями N в области D.

Показано, что наибольшее влияние на внезапные возмущения частоты оказывает область высот z 120200 км. Таким образом, этот эффект должен быть чувствителен к вспышкам излучения Солнца в области

ХЮ-ЮЗО А, а не к вспышкам излучения X=l-f-10 Л, вызывающим повышение ионизации в области D.

Различные наблюдения показали, что линия Лаймана 1215,7 А также пе ассоциируется с внезапными возмущениями частоты. Из более детальных исследований следует, что бли?ке всего этот эффект (SFD) идентифицируется

с излучением Солнца л 100 А, с крайне ультрафиолетовым континуумом, с линиями излучения Н, Не, О, С и N и особенно с областью водородно-рекомбинационного континуума Х -834-911 А. Однако область излучения

Х= 10-100 А так/ке дает заметный вклад.

Изменения частоты Д/Дсо/27: во время описываемого эффекта, как легко понять, вызваны изменениями оптического пути траектории волны в неотклоняющей области поносферы и соответственно

где ds - элемент пути в области S, ионосферы, в которой происходят изменения электронной концентрации dNIdt, влияющие во время вспышки.

Если пренебречь магнитным полем Земли, что вполне допустимо лишь при ш Шд, то для TiNelm имеем

§ 28. АНОМАЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ПОЛЯРНОЙ ЗОНЕ (АА) И В ПОЛЯРНОЙ ШАПКЕ (РСА)

Возрастание электронной концентрации в области D ионосферы, по-видимому, слулшт единственным общим признаком эффектов аномального поглощения в полярной зоне и в полярной шапке (рис. 28.1). По всем основным свойствам их поведение значительно отличается.

Поглощение в полярной зоне {АА) сопровождается магнитными бурями. Оно охватывает в среднем область магнитных широт яг:; 60-i-75°, которая сужается при более слабых возмущениях, когда ширина зоны возмущения достигает 64-74°. Эта зона совпадает с зоной полярных сияний и имеет наименьшую ширину летом и наибольшую в равноденствие, причем зопа поглощения разомкнута на вечерней стороне Земли и перемещается за Солнцем. За 12 час она поворачивается на 180° [627].

Долготный (суточный) ход возмущения имеет сложную структуру, что видно из результатов, приведенных для февраля 1964 г. на рис. 28.2, когда наблюдались три области максимальной возмущенности.

Протяженность зоны возмущения вдоль магнитной параллели достигает сотен градусов по долготе. Наиболее часто этот эффект регистрируется в двух секторах - иа долготах 30° 3-40° В и 140° 3-175° В [636]. Однако зона возмущения имеет облачную структуру, охватывает области длиной 100-300 км и протекает в виде всплесков длительностью 2-3 час, чаще в месяцы равноденствия. Летом и зимой эффект поглощения в полярной зоне примерно вдвое меньше.

Поглощение в полярной шапке (РСА) имеет более простую структуру (рис. 28.3). Оно охватывает приполюсную область, иногда простирается до магнитной широты 60 , однако чаще до широты Ф л; 70°. Длится

этот эффект непрерывно до 3-4 суток (рис. 28.4) и не сопровождается магнитными возмущениями, так как концентрация потоков частиц, вызывающих этот эффект, мала. Максимальное увеличение поглощения наблюдается днем в 5-10 раз больше, чем ночью. Поглощение в полярной шапке чаще случается в равноденствие, редко зимой, летом поглощение радиоволн сильнее.

Частота появления аномального поглощения в полярной шапке возрастает в годы максимума солнечной активности (рис. 28.5), тогда как частота явления аномального поглощения в полярной зоне (АА) больше в годы минимума солнечной активности (рис. 28.6).

Рассмотренные эффекты возмущения ионосферы в полярных районах протекают проще, нежели возмущения в области F2, и во многих отношениях физически более понятны и объяснимы. Однако весь комплекс этих явлений - довольно сложный, и для создания достаточно исчерпывающей его теории имеющейся информации еще недостаточно.

Электранная концентрация N,cm

Рис. 28.1. Высотные профили N (z) области D во время апомального поглощения в полярной шапке

J - среднемесячный профиль N (z) [484]; 2 - иолученные методом частичного отражения (полярная зона); 3 - полученные с помощью высотной ракеты (полярная шапка)