Гоків А. М., Тирнов О. Ф. Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна пл. Свободи 4, Харків – 61077, Україна Тел.: (80572) 7051251; e-mail: Alexander.M.Gokov @ univer.kharkov.ua

Fig. 1. Electron density variations during terminator passage

Спостережуваний при проходженні термінатора і зростання N може бути викликаний наступними причинами: 1) іонізацією молекул NO розсіяним випромінюванням в лінії Лайман-а. При цьому AN <107-108 м ‘, що не може пояснити спостережуване зростання / V, 2) іонізацією молекул Ог (1Ад) Розсіяним сонячним випромінюванням на довжині хвилі 102,7 – 111,8 нм. При цьому значення АЛ / <107 м ‘3, Тобто також мало; 3) рухом областей сильних градієнтів параметрів атмосфери, 4) взаємодією термінатора з неоднорідностями атмосфери, 5) радіаційної нестійкістю, викликаної великим значенням градієнта потоку радіації; 6) посиленням нестійкості Релея-Тейлора в області термінатора; 7) потоком фотоелектронів з магнітосопряженной області; 8) іонізацією потоками енергійних електронів. Найбільш ймовірним є потік електронів з радіаційного поясу. Роль среднеширотной висипання частинок неодноразово обговорювалася (див., напр.,

[5]). Висипання може виникнути в результаті перерозподілу захоплених частинок по пітч-кутів, до чого призводять або викривлення конфігурації силових ліній магнітного поля, або зменшення “поперечної” енергії е ± руху заряджених частинок [6]. При проходженні термінатора можливі суттєві зміни тензора провідності іоносферної плазми і варіації компонент електричного поля (Ер – Поляризації і Ег – Вихрова), а значить і компонент е±. На основі запропонованого механізму про висипанні високоенергічних електронів з радіаційного поясу оцінимо параметри потоків (як це зроблено в [5] для джерел збурень в іоносфері іншої природи). За експериментальними значеннями N (z, t) в незбурених N0 і обурених N умовах оцінимо швидкість іонізації

ції qo=aoN02 і q = aN2. На z> 75 км в D-області, якщо розглядати в якості основних рекомбінацію електронів з іонами Л / 0+ і Ог+, А змінюється приблизно від 10 ‘11 до 2 10 ‘13м3з ‘1 (Далі будемо думати а & Оо,). Щільність потоку Р? потужності Р часток з енергією w визначимо як Р? «2w, AzAq = wp, де Aq = qq0, W, ~ 35 еВ – енергія одного акта іонізації, Az-діапазон висот ефективного поглинання потоку р електронів з даною енергією w (це вираз справедливо, якщо знехтувати розподілом висипающиеся електронів по енергіях). Потужність Р і енергію Е електронів, висипають на площі S при тривалості висипань At, можна оцінити з співвідношень P = P? S і E = PAt. У розрахунках на основі аналізу 40 сигналів і N (z, t) вважали At – 1,2 103 с. Результати розрахунків для обговорюваних експериментів наведені в таблиці. Для зручності розрахунків брали Az – 10 км; вважали також, що енергія висипающиеся електронів w> 40 кеВ. Результати розрахунків не суперечать відомим з літератури даними про потоки електронів, отриманих експериментально (або оцінених) під час збурень різної природи. Оцінки Ер і Ег за методикою [6] з урахуванням наведених розрахунків показали, що обговорюваний механізм може бути використаний для пояснення спостережуваних змін N.

ТабліцаЯаИе

Дата

05.12.00

15.11.00

Z, KM

84

87

84

87

/V0,m’j

3,5 10°

4,2 10°

2,5 10°

3,5 10°

A/,m’3

7,5 10“

8,0 10“

4,8 10“

8,0 10“

Р), Дж m’V

1,9 10’’

5,1 10’’

4,1 10’’

1,4 10’’

p, Дж m’V

1,8 10′

3,4 10“

2,8 10′

9,4 10′

w, МеВ

0,1

0,04

0,1

0,04

P, Вт

2,9 10“

5,1 10′

4,1 10′

1,4 10′

E, Дж

3,1 10”

6,1 101U

4,9 101U

1,7 101U

I. Висновок

Експериментально виявлено збільшення щільності електронів на ~ 50-150% як під час проходження ранкового сонячного термінатора, так і після нього. В рамках гіпотези про висипанні електронів з магнітосфери проведені розрахунки та показана можливість стимульованого ранковим сонячним термінатором висипання електронів.

II. Список літератури

[1] Сомсіков В. М. Хвилі в атмосфері, обумовлені сонячним термінатором (Огляд). Геомагнетизм і аерономія. 1991, т. 31, № 1, с. 1 -7.

[2] гоків А. М., Гоітчін А. І. Вплив сонячного термінатора на среднеширотной D-область іоносфери і характеристики частково відбитих KB-сигналів і радіошумів. Геомагнетизм і аерономія. 1994, т. 34,

№ 2, с. 169 -172.

[3]     Belrose J. S. Radio wave probing ofthe ionosphere by the partial reflection of radio waves (from heigthts below

100 km). J. Atmos. Terr. Phys.. 1970, v.32, p.567-597.

[4]     Tyrnov O. F., Garmash K. P., Gokov A. M. et al. The radiophysical observatory for remote sounding ofthe ionosphere. Turkish J. of Physics.1994. V.18, № 4, p.1260-1264.

[5] Chernogor L. F., Garmash K. P., Rozumenko V. T. Flux parameters of energetic particles affecting the middle latitude lower ionosphere. Радіофізика і радіоастрономія. 1998, т. 3, № 2, с.191-197.

[6] Чорногор П. Ф. Інфразвукові вплив землетрусів та їх провісників на параметри навколоземного простору. Радіофізика і радіоастрономія. 1997, т. 2. № 4, с. 463-472.

FEATURES OF LOWER IONOSPHERE DYNAMICS CONDITIONED BY MORNING SOLAR TERMINATOR

Gokov A. М., Tyrnov О. F.

V. N. Karazin Kharkiv National University,

4 Svobody Sq., Kharkiv – 61077, Ukraine phone: (80572) 7051251; e-mail: Alexander. M.Gokov@univer.kharkov.ua

Abstract – Experimental investigations into the electron density variations in the middle latitude D-region during the morning solar terminator passage have been conducted applying the partial reflections technique.

I.   Introduction

The solar terminator is a powerful natural source of various spatial-temporal disturbances in the Earth ionosphere. The terminator influence on the ionospheric D-region parameters has remained the least known, which is due to difficulties in conducting continuous uninterrupted (for hours or days) systematic measurements. The paper presents the results of experimentally investigating the electron density variations in the middle-latitude D-region during the morning terminator passage; these results have been obtained using the partial reflections technique. A possibility of electron eruption from the magnetosphere caused by the terminator has been considered.

II.   Main part

Measurements of the ionospheric parameters during the morning terminator passage were carried out at different seasons between 1990 and 2003 near Kharkiv by means of the partial reflections technique using the equipment [6]. The duration of measurements was at least 5-8 hours. The total number of observations was about 200. The technique [3] was applied in the calculation ofthe electron density height and time profiles N(z,t). The N(z,t) profiles were calculated for 10-minute intervals over the whole observation period with an error below 30%. Certain specific features of N(z,t) should be noted. It is evident from the N(z,t) data that for 25% of cases during the terminator passage or soon afterwards (within 30-60 minutes) a 50-150% increase in N(z,t) takes place. By way of illustration, Fig. 1 shows typical examples of the N height-time changes. In the experiment conducted on 15.11.2000 an increase in N was observed close to the moment ofthe terminator passage, while on 05.12.2000 – approx. 40 min afterwards. The increase in N observed during the passage of the terminator and afterwards may be initiated by a high-power electron stream ionization. The eruption may occur as a result ofthe pitch-angle redistribution of radiation belt particles; this may be caused either by the configuration distortion of field lines (geomagnetic traps) or by the decreasing ‘transverse’ energy eL of moving charged particles. During the terminator passage considerable variations are possible in the ionospheric plasma conductivity tensor and in the electric field components (the polarization Ep and the vortical Er components), hence in the s± components as well. On the basis of the suggested mechanism we have estimated the stream parameters (as done in [5] for ionospheric disturbance sources of a different nature). Calculations results are presented in the table. It was assumed that the energy of erupting electrons was w>40 keV. These results agree with the data for electron streams obtained experimentally (or assessed) during disturbances of various nature. Estimates of Ep and Er made using the technique in [6] with regard to the above calculations have shown that the mechanism under discussion may be applied to explain the observed N variations.

III.   Conclusion

An approx. 50-150% increase in the electron density was experimentally discovered during the morning solar terminator passage and afterwards. Within the context of the hypothesis for electron eruptions from the magnetosphere, calculations have been carried out, and the possibility for the electron eruption caused by the morning solar terminator has been shown.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»