Реферат: Реферат Визначення висотного розподілу іоносферних параметрів методом некогерентного розсіяння радіохвиль із застосуванням складного сигналу

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ


ІНСТИТУТ ІОНОСФЕРИ


Реферат


Визначення висотного розподілу іоносферних параметрів методом некогерентного розсіяння радіохвиль із застосуванням складного сигналу


Черняк Юрій Вікторович

канд. фіз.-мат. наук,

науковий співробітник

Інституту іоносфери НАН України і МОН України


Богомаз Олександр Вікторович

молодший науковий співробітник

Інституту іоносфери НАН України і МОН України


Харків – 2010


Вступ

^ Актуальність теми. Дослідження іоносфери наземними радіофізичними методами обумовлено необхідністю розвитку сучасних уявлень про характер сонячно-земних зв’язків та про ближній космос. Поведінка електронної концентрації (Ne) іоносфери відображує вплив на навколоземний простір сонячних спалахів, викидів корональної маси і викликаних ними магнітних бур. Варіації Ne впливають на функціонування широкого спектру радіотехнічних систем зв’язку і навігації наземного та космічного базування, впливають на параметри орбіт космічних апаратів. Метод некогерентного розсіяння (НР) радіохвиль дозволяє визначати експериментально як регулярні варіації Ne та інших параметрів іоносфери, так і досліджувати їх поведінку під час збурень природного та антропогенного характеру. Дані іоносферних вимірювань використовуються для розвитку фундаментальних знань про сонячно-земні зв’язки і фізичні процеси, які відбуваються в геокосмосі, а також для ряду прикладних задач. У зв’язку з цим є важливим підвищення точності та подальший розвиток можливостей радіофізичного методу НР щодо визначення електронної концентрації в широкому діапазоні висот. Необхідність отримувати дані щодо варіацій електронної концентрації та інших параметрів іоносферної плазми залежно від сезону, часу доби в спокійних умовах та особливостей їх поведінки в умовах природних збурень різного характеру, також визначає актуальність виконаних досліджень.

Метою роботи є визначення висотно-часових варіацій електронної концентрації іоносферної плазми методом НР одночасно у діапазоні висот 100-1000 км, а також підвищення точності їх одержання. Для досягнення поставленої мети розроблено спосіб визначення електронної концентрації, удосконалено комплекс вимірювальної апаратури на радарі НР і процедури визначення висотних залежностей електронної концентрації; розвинуто узагальнену модель вимірювального каналу, оцінено можливі похибки, проведено апробацію розробленого способу в процесі спостереження як регулярних висотно-часових варіацій електронної концентрації іоносфери, так і під час збурень різного характеру. Проведено аналіз отриманих результатів.

Об’єкт дослідження – процес некогерентного розсіяння радіохвиль іоносферною плазмою, параметри якої визначають характеристики розсіяного сигналу.

^ Предмет дослідження – взаємозв’язок статистичних характеристик некогерентно розсіяного сигналу з параметрами іоносферної плазми, підвищення точності радіофізичних вимірювань в умовах присутності штучних об’єктів у навколоземному просторі, особливості варіації електронної концентрації іоносфери середніх широт центральноєвропейського регіону в умовах спокійної та збуреної іоносфери.

^ Наукова новизна:

1. Розроблено та реалізовано спосіб визначення електронної концентрації в іоносфері, який полягає в тому, що до інформації про потужність НР сигналу та температури частинок, отриману при зондуванні імпульсом великої тривалості, додаються одержані з високим розрізненням дані про потужність сигналу розсіяння, одночасно отримані при зондуванні коротким імпульсом на іншій частоті;

2. Розвинено узагальнену модель вимірювального каналу відповідно до функціонування системи обробки радара НР. В процедурах розрахунку характеристик сигналу НР враховано вплив ефекту Фарадея, зміну потужності сигналу розсіяння та спотворення форми його кореляційних функцій (КФ);

3. Порівняно оцінки похибок, що виникають під час розрахунку висотного розподілу КФ у випадку двочастотного двохімпульсного зондування;

4. В процедурах виключення завад, які мають характер сигналів когерентного відбиття від штучних супутників Землі та “космічного сміття”, для підвищення точності оцінки характеристик прийнятого сигналу запропоновано проводити їх статистичний аналіз за допомогою функції правдоподібності;

5. В процесі проведення реальних експериментів підтверджено ефективність і дієздатність удосконалених методик оцінки іоносферних даних, завдяки яким вперше для середніх широт східноєвропейського регіону вдалося зареєструвати сигнали когерентних ехо та проаналізувати висотно-часовий розподіл їх амплітудних та спектральних характеристик;

6. Вперше у центральноевропейському регіоні в період з 2003 по 2009 рік розробленим способом отримано дані про варіації електронної концентрації в інтервалі висот 100 – 1000 км з покращеним висотним розрізненням, у тому числі під час сонячних затемнень, надсильних і помірних магнітних бур, а також збурень, викликаних стартами потужних ракет-носіїв.

^ Практичне значення одержаних результатів. Реалізація на харківському радарі НР вдосконаленого способу діагностики іоносфери дозволила отримати нові дані про висотно-часовий розподіл електронної концентрації в діапазоні 100–1000 км у спокійних та збурених умовах, а також дані про характеристики сигналів, розсіяних іоносферними турбулентностями. Отримані результати є базовими при створенні емпіричної регіональної моделі спокійної іоносфери, що розробляється в Інституті іоносфери. Експериментальні результати можуть бути використані при моделюванні збуреної іоносфери, при розробці моделей іоносферних неоднорідностей, оцінки впливу сильних іоносферних збурень на трансіоносферні лінії зв’язку та системи навігації.

^ Особистий внесок авторів. Розв’язання задач, які поставлені у роботі, здійснено авторами особисто або при їх безпосередній участі. Ю. В. Черняк розробив спосіб визначення електронної концентрації в іоносфері з використанням двохімпульсного двочастотного зондуючого сигналу. Він особисто та в співавторстві розробив апаратуру, що реалізує цей спосіб, алгоритми і програми отримання іоносферних даних. Ці розробки у теперішній час використовуються на радарі НР Інституту іоносфери. Він ініціював проведення експериментів та брав участь у них, проводив аналіз експериментальних даних, статистичну оцінку інтенсивності виникнення сигналів відбитих від об’єктів на навколоземній орбіті, брав участь в модифікації методу визначення електронної концентрації в умовах іоносферних збурень різного походження, проводив розрахунки просторово-часових розподілів електронної концентрації, виявляв основні характеристики сигналів когерентних ехо, співставлення варіацій параметрів іоносфери з характеристиками космічної погоди. О.В. Богомаз провів моделювання сигналу НР та процедур обробки їх статистичних характеристик. Спільно із співавторами розробив спосіб імітації суміші шумоподібного сигналу та завади із заданими спектрами. Самостійно розробив спосіб імітації висотного розподілу сигналу НР та завади.

^ Апробація результатів. Основні результати роботи було представлено на I–VIII українських конференціях з космічних досліджень (Київ, 2001, Кацивелі, Крим, 2002–2003, Понізовка, Крим, 2004, Євпаторія, Крим, 2005–2008), на Байкальській школі з фундаментальної фізики (Іркутськ, 2003), II– IX конференціях молодих науковців "Радіофізика і НВЧ електроніка" (2002–2009, Харків), міжнародних конференціях: 7th COSPAR Scientific Assembly (Montreal, Canada 2008), XXIX URSI General Assembly (Chicago, USA 2008), 14th International EISCAT Workshop (Tromso. Norway, 2009).

Публікації. Основні результати роботи викладено в 11 статтях у вітчизняних та зарубіжних журналах, чотирьох патентах України та 18 тезах доповідей на конференціях.

^ Структура роботи. Робота складається з вступу, трьох розділів та висновків.

У вступі надано основну характеристику роботи, обґрунтовано актуальність досліджень. Сформульовано мету і задачі роботи, наукову новизну отриманих результатів, їх практичну цінність. Визначено особистий внесок здобувачів, наведено відомості про апробацію і публікації результатів роботи. Коротко викладено зміст роботи.

^ В першому розділі наведено опис Харківського радару НР як базового дослідницького інструменту, розглянуто основні особливості його застосування для визначення висотного розподілу електронної концентрації в іоносфері.

^ У другому розділі розглянуто спосіб підвищення точності визначення електронної концентрації методом НР в діапазоні висот 100–1000 км., надано розвитку моделі вимірювального каналу, оцінено похибки, що виникають у процесі вимірювань, проаналізовано вплив на точність вимірювань Ne в іоносфері відбиттів від об’єктів, що знаходяться на навколоземних орбітах.

^ У третьому розділі наведено найбільш характерні результати спостережень на радарі НР Інституту іоносфери висотних і висотно-часових залежностей електронної концентрації і параметрів НР сигналу, що підтверджують працездатність та ефективність розробленого способу, методик та апаратури. Результати отримано в спокійних геомагнітних умовах та протягом збурень різного характеру.


1. Харківський радар некогерентного розсіяння.

Засоби та методи діагностики іоносфери.

Експериментальна база харківського радара НР не має аналогів в Україні і є єдиною подібною установкою на середніх широтах європейського регіону. За набором засобів діагностики та досліджуваних параметрів іоносферної плазми радар знаходиться на рівні найсучасніших дослідницьких центрів Америки і Європи. Радар обладнано найбільшою зенітною двохдзеркальною параболічною антенною системи Кассегрена діаметром 100 м. Імпульсна потужність 2 передавальних пристроїв - до 3.6 МВт. На харківському радарі НР електронна концентрація Ne визначається за виміряним профілем потужності НР сигналу. Для визначення Ne використовувалися два типи зондуючих сигналів (ЗС). Перший ЗС – одиночний радіоімпульс великої тривалості T=0,6–0,8 мс для дослідження іоносфери в інтервалі висот 300–1000 км з висотним розрізненням 100–120 км. Така тривалість зондуючого сигналу забезпечує достатній енергетичний потенціал та необхідне спектральне розрізнення. Другий ЗС – періодична послідовність одиночних і здвоєних радіоімпульсів тривалістю T=65–130 мкс з змінюваною міжімпульсною затримкою. Цей ЗС забезпечує висотне розрізнення 10–20 км. Зміна режимів випромінювання при дослідженні всього висотного діапазону 100–1000 км призводить до втрати частини даних – іоносфера досліджується лише в одному з діапазонів висот. Таким чином, є протиріччя, яке полягає в необхідності реалізації способу вимірювань без часового розділення режимів зондування з одночасним збереженням спектрального та просторового розрізнень а також статистичної точності в діапазоні висот 100–1000 км.

2. Визначення висотних залежностей електронної концентрації іоносферної плазми в діапазоні висот 100-1000 км на Харківському радарі некогерентного розсіяння.

^ Спосіб визначення висотного розподілу електронної концентрації іоносферної плазми в діапазоні висот 100-1000 км. Висотні залежності електронної концентрації та інших параметрів іоносфери визначаються в результаті аналізу, який базується на однозначному зв'язку КФ НР сигналу з КФ середовища, що розсіює. Характерні інтервали зміни параметрів НР сигналу визначаються відповідно до загальних закономірностей моделей фізичних процесів в інтервалі досліджуваних висот іоносфери, та на основі результатів експериментів. Для розсіяної потужності - 10 – 20 км для області Е; 40 – 60 км для району максимуму іонізації і 100 – 300 км на висотах протоносфери. З урахуванням цього для розв’язання задачі одночасного визначення Ne в діапазоні висот 100–1000 км автором розроблено і реалізовано на радарі НР спосіб вимірювання Ne(h), який базується на використанні двочастотного зондуючого сигналу. При цьому реалізується додатковий канал вимірювання висотного розподілу потужності НР сигналу з покращеним розділенням за відстанню (10–20 км). Вимірювальний канал складається з передавального двоканального пристрою, антенно-фідерної системи, каналу поширення радіохвиль – іоносфери, багатоканального радіоприймального пристрою і корелятора. ЗС представляє собою послідовність двох дискретних частотних елементів.

Для одночасної обробки НР сигналів спеціально розроблено чотирьохканальний корелятор. Параметри НР сигналу реєструються і розраховуються у кожному з частотних елементів вимірювального каналу. У реальному часі формується файл даних, що містить КФ сигналу і шуму, розраховані в основному елементі і висотне розподіл потужності сигналу і шуму в додатковому елементі каналу, де забезпечуватися висока роздільна здатність по дальності. Типове час накопичення одного сеансу вимірювань складає 1 хв.

При розрахунку повного профілю електронної концентрації в діапазоні висот 100–1000 км вирішується задача погодження висотних залежностей потужностей НР сигналів, отриманих при зондуванні імпульсами різної тривалості. При цьому вирішується задача зняття невизначеності висоти максимуму розсіяною потужності для даних каналу з великою тривалістю зондуючого радіоімпульсу використовуючи виміряний профіль потужності в каналі імпульсу малої тривалості. Невизначеність висоти максимуму при цьому знижується більш ніж у 5 разів. Область погодження вибирається вище максимуму, де вона приймає значення 0.4–0.7 від максимального і зміна потужності в імпульсному об’ємі носить експоненційний характер.

^ Моделювання процесу вимірювання параметрів сигналу некогерентного розсіяння. Надано розвиток моделі узагальненої схеми вимірювального каналу, яка відрізняється від аналогу тим, що враховано виміряну характеристику зміни потужності в імпульсному об’ємі та ефекту фарадеевського обертання площини поляризації. Проведено моделювання процесу вимірювання параметрів НР сигналу і визначено похибки, що виникають при визначенні потужності і нормованих КФ НР сигналу та Ne для двочастотного вимірювального каналу. Сигнал на вході приймача представляється у вигляді суми некоррельованих радіоімпульсів, розсіяних з різних висот. Отримано інтегральний вираз, який зв’язує КФ середовища, що розсіює, тривалість та форму ЗС, імпульсну характеристику приймального каналу з КФ НР сигналу. Проведено математичне моделювання виміряних висотних залежностей КФ НР сигналу на виході вимірювального каналу. Промодельовані КФ піддавалися перетворенням, відповідним новому алгоритму обробки, який впроваджено на харківському радарі НР. Для завдання висотних залежностей Ne і температур заряджених частинок була використана Міжнародна модель іоносфери IRI-2001. Має місце істотне зменшення похибки при використанні даних елементу вимірювального каналу із ЗС малої тривалості в районі максимуму шару F2 і нижче. Менша похибка в цьому діапазоні висот та розширення нижньої границі досліджуваної області іоносфери є головною перевагою розробленого способу визначення Ne.

^ Моделювання висотного профілю сигналу некогерентного розсіяння. Для імітації висотного розподілу сигналу НР з моделі іоносфери, або з результатів обробки іоносферних даних отримують висотні залежності таких як Ne, температури іонів Ti та електронів Te. За іоносферними параметрами для кожної висотної ділянки розраховується енергетичний спектр НР сигналу. Також задається спектральний розподіл завади за висотою. Завада представлена тепловими шумами радіоприймального пристрою радара НР та космічними шумами (найбільш простий випадок –“білий шум”), хоча можливе врахування і перехідних процесів у розрядниках антенного комутатора або інших завад. Використовуючи значення константи радіолокатора (яка відома для конкретної радіолокаційної системи), для кожної висотної ділянки розраховується відношення сигнал/шум q сигналу, що приймається. Таким чином, отримавши висотний розподіл іоносферних параметрів та значення відношення q, легко сформувати суміш шумоподібного сигналу (яким є сигнал НР) та завади шляхом сумування великої кількості гармонічних коливань з випадковими початковими фазами. Задане значення відношення q встановлюється регулюючим коефіцієнтом, який розраховується до синтезу суміші. Для коректної імітації сигналу необхідно врахувати апаратурні особливості радіолокатора – параметри імпульсного режиму радіопередавача та характеристики фільтру нижніх частот радіоприймального пристрою.

^ Підвищення точності визначення електронної концентрації в іоносфері за наявності сигналів відбитків від штучних супутників Землі і "космічного сміття". На точність вимірювань параметрів іоносфери впливає наявність великої кількості завад, що виникають при відбитті зондувальних сигналів від об'єктів, що знаходяться на навколоземній орбіті. З використанням моделі вимірювального каналу проведено моделювання впливу сигналу відбиття імпульсів на процес визначення Ne та інших параметрів іоносфери. В області висот, яка дорівнює протяжності об’єму зондування, розраховані параметри не достовірні. Завадовий сигнал має особливості – завада у вигляді відбиттів від штучних супутників Землі з’являється лише у разі, коли об’єкт пересікає головний чи бічні пелюстки діаграми спрямованості антени радара, а корисний сигнал присутній практично постійно і має шумовий характер. Завдяки цьому його можна виділити на фоні НР сигналу і виключити. Для цього розраховується оцінка максимальної правдоподібності. З урахуванням оцінки відношення накопиченої потужності завади до виміряної потужності визначається величина порогу, а далі визначається відношення правдоподібності. Правило прийняття рішення полягає в порівнянні відношення правдоподібності з порогом. Таким чином оптимальний рівень порога виявлення завади залежить від імовірності її появи на цій висоті, а також вимоги до зміщення оцінки потужності і відносини накопиченої потужності завади до потужності НР сигналу.

3. Результати експериментальних досліджень.

Стан іоносфери постійно змінюється залежно від регулярних варіацій геліогеофізіческіх умов. Під час експериментів на радарі некогерентного розсіяння отримано дані про висотно-часовий розподіл Ne в областях Е и F іоносфери у період зниження сонячної активності. Результати відповідають спокійним геомагнітним умовам та умовам збурень різного походження.

^ Варіації електронної концентрації іоносферної плазми в спокійних умовах. Використовуючи дані елементу каналу, що забезпечує розрізнення за висотою 20 км, вперше вдалося знизити нижню границю діапазону висот іоносфери, що досліджується до 90 км. Чітко помітна структура іоносфери нижче за максимум F2 (шари E и F1), зменшено невизначеність вимірювань висоти головного максимуму F2. Одночасно спостерігається верхня іоносфера до 1000 км й вище. Для оцінки достовірності отриманих результатів і аналізу регіональних особливостей розподілу Ne на середніх широтах Європи проведено порівняння результатів, отриманих експериментально, з розрахунками по міжнародній моделі IRI-2001. Спостерігається принципова збіжність за характером висотного та часового розподілу з даними, отриманими на радарі в Харкові. Але значення, отримані при вимірюваннях, перевищують модельні. Відмінності абсолютних значень, отриманих за моделлю і в результаті експерименту можна пояснити тим, що модель IRI 2001 будувалася на базі даних, отриманих в основному в західній півкулі. Іоносфера Землі не має сферичної симетрії через розбіжність географічного і геомагнітного полюсів, що призводить до різниці даних в один і той же місцевий час. Існуючі моделі не завжди коректно відображають стан іоносфери середніх широт європейського регіону. Представляється доцільним ширше використовувати для сучасних моделей іоносфери дані, отримані методом некогерентного розсіяння в Україні.

^ Варіації електронної концентрації іоносферної плазми у збурених умовах.

Реакція іоносфери на часткове сонячне затемнення. Сонячні затемнення дають унікальну можливість вивчення особливостей взаємодії верхньої атмосфери Землі з сонячним випромінюванням. Важливою особливістю події 29.03.2006 є те, що спостереження ефектів сонячного затемнення було проведено в післяполудневий період в спокійних геофізичних умовах (Dst=-6 -22 нТл). Загальна тривалість затемнення над Харковом склала 2:18. Максимальне покриття диска Сонця склало 77,4 % о 14:12 хв. Спостерігалася реакція значень Ne і Te на зміну фази затемнення. Зменшення Te на висоті максимуму іонізації склало 600–800 К. На стадії завершення затемнення вперше спостерігалося помітне збільшення частоти появи спорадичного шару Es, аналогічне тому, що спостерігається у вечірній період. ЗС викликає складний комплекс фізичних процесів в атмосфері, іоносфері і геомагнітне поле. До них відносяться: охолодження атмосферного газу, генерація ударної хвилі і, як результат, акустико-гравітаційних хвиль в атмосфері. Останні в свою чергу викликають появу спорадичних шарів.

^ Когерентне ехо. Найпотужніша за весь період спостережень послідовність магнітних бур мала місце 7–10 листопада 2004 року. Магнітна буря характеризувалася максимальним індексом Кр=9, мінімальним значенням індексу Dst = -373 нТл. Під час іоносферної бурі спостерігалося зменшення Ne в максимумі шару F2 приблизно у 4 рази. Мав місце сильний нагрів плазми в нічний час. Температури Te та Ti збільшилися до 1200 – 2400 К і 2000–3200 К відповідно на висотах 300 – 800 км. У спокійних умовах вночі значення Te та Ti рівні і складають близько 800 К. Також спостерігалося збільшення висоти максимуму шару F2 на 150 км вночі під час головної фази магнітної бурі і на 70 км – у денний час.

Окрім зменшення концентрації електронів, сильного нагріву плазми в нічний період, під час максимальної фази магнітної бурі спостерігалися аномальні сигнали зворотного розсіяння. У періоди з 21:52 по 22:26 у інтервалі відстаней 700–1200 км зареєстровано сигнал із зсунутим до області позитивних частот вузьким спектром. Цей сигнал за своїми кореляційними, спектральними і часовими характеристиках відрізняється як від НР сигналу, так і від сигналів відбиттів від космічних апаратів. Максимальне значення уявної складової КФ сигналу збільшувалося в 510 разів, що свідчило про велику радіальну швидкість. З аналізу спектрів отримано, що далі 800 км сигнал складається з двох складових – некогерентної і квазікогерентної, зсунутої по частоті. Максимум інтенсивності – на 700800 км. У денний час аномальне збільшення потужності сигналу, що приймається на відстанях 350–1100 км реєструвалося протягом ~ 20 хв с 13:00 у діапазоні відстаней 400–450 та 650–730 км. Співставлення виміряних параметрів з характеристиками космічної погоди показали, що ехо-сигнал високої інтенсивності з’являється в період, коли сумісно концентрація протонів, швидкість і температура плазми сонячного вітру набувають максимальних значень (чи є різкі зміни параметрів), а індекс Dst - негативних значеннь (100–300 нТл). Періоди, у які спостерігались явища відповідали головним фазам магнітних бур. Під час магнітної бурі створюються умови для виникнення нестійкостей Фарлея-Бунемана. Внаслідок цього формуються неоднорідності Ne, витягнуті уздовж магнітного поля на висотах E–області іоносфери. Однією з причин цих ефектів, міг бути зсув на широту Харківського радара головного іоносферного провалу. Південна границя аврорального овалу розширилася до середніх широт, що підтверджувалося супутниковими даними і глобальними картами повного електронного вмісту. Подібні “когерентні ехо” реєструвалися на радарах світової мережі Millstone Hill, EISCAT та в Іркутську. Експериментальне вивчення подібних ефектів методом НР може служити важливим інструментом діагностики структури головного іоносферного провалу.

Іоносферні збурення, викликані стартом ракети. Антропогенні дії, пов'язані з впливом людини на погоду, клімат і навколоземний космічний простір стають порівнянними з впливом природних процесів. Найбільш характерним результатом спостережень іоносферних збурень викликаних стартами ракет є реакція іоносферної плазми на запуск ракети-носія “Протон-К” з космодрому Байконур 25.12.2006 р. Геомагнітний стан в період старту і контрольний день була спокійною. Запуск відбувся через кілька годин після проходження сонячного термінатору. Для аналізу використовувалися дані елементу вимірювального каналу, що забезпечує просторове розділення 20 км. Дані оброблялися з використанням оцінки узагальненого параметра іоносфери – відносного перерізу розсіяння іоносферної плазми . Спостерігалися дві збурені області. Перше збурення спостерігалося через 8 хв після старту ракети. Обчислена швидкість поширення збурення 5,2 км/с. Така швидкість характерна для повільних магнітогідродінамичних хвиль в іоносфері. Вони викликають одно – півтора періоди зміни перерізу розсіяння іоносферної плазми спільною тривалістю 10 – 20 хв на висотах області F. Друге збурення спостерігалося через 60 хв після старту ракети. Обчислена швидкість поширення збурення склала 700 м/с. З такими швидкостями поширюються внутрішні гравітаційні хвилі на висотах шару F. Використання двочастотного вимірювального каналу і вдосконаленого способу вимірювань дозволило оцінити локалізоване у просторі та часі збурення іоносфери.

ВисновкИ

1. Розроблено та реалізовано на Харківському радарі некогерентного розсіяння спосіб визначення електронної концентрації в іоносфері з використанням двохімпульсного двочастотного зондую чого сигналу;

2. Розроблено структуру двочастотного вимірювального каналу та надано розвиток моделі узагальненої схеми вимірювального каналу, яка враховує виміряну характеристику зміни потужності в імпульсному об’ємі та ефекту фарадеєвського обертання площини поляризації.

2. Виконано моделювання процесу вимірювання основних параметрів іоносфери, оцінено точність їх визначення. Має місце істотне зменшення похибки при використанні даних елементу вимірювального каналу із зондуючим імпульсом малої тривалості в районі максимуму шару F2 і нижче.

3. Вперше у центральноевропейському регіоні в період з 2003 по 2009 роки отримано дані про варіації електронної концентрації в інтервалі висот 100–1000 км одночасно та з покращеним висотним розрізненням нижче максимуму F2, у тому числі під час сонячних затемнень, надсильних і помірних магнітних бур, а також збурень, викликаних стартами потужних ракет.

4. Для оцінки достовірності отриманих результатів проведено порівняння результатів, отриманих експериментально, з розрахунками по міжнародній моделі IRI-2001. Спостерігається принципова збіжність по характеру висотного і часового розподілу з даними, отриманими на радарі в Харкові.

6. Вперше для середніх широт Європи отримано дані про просторово-часовий розподіл неоднорідностей Ne, що викликають явище “когерентне ехо”.

7. Встановлені зв’язки між змінами геомагнітних індексів і сонячного вітру з варіаціями ехо сигналу. Квазікогерентний сигнал високої інтенсивності з’являється в період, коли сумісно концентрація протонів, швидкість і температура плазми сонячного вітру набувають максимальних значень чи є різкі зміни параметрів, а індекс Dst – негативних значень (100–300 нТл).

8. Вперше отримано результати спостережень іоносферних збурень з високим просторовим розділенням, викликаних запуском потужної ракети. Використання двочастотного способу зондування і вдосконалених методик вимірювань дозволило локалізувати збурення іоносфери у просторі та часі.


Список ПублікаціЙ за темою роботи

1. Лысенко В.Н. Методика корреляционной обработки сигналов, некогерентно рассеянных ионосферной плазмой /В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Радиотехника. Всеукр. межв. нучн. техн. сб. –2006. –Вып. 146. –С. 178–186.

2. Лысенко В.Н. Двухчастотный измерительный канал для определения параметров ионосферы методом некогерентного рассеяния /В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Радиофизика и электроника: Сборник научных трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова. – Харьков, 2005. –Т.10, №2. –C. 217- 223.

3. Лысенко В.Н. Обнаружение помехи при оценке параметров сигнала некогерентного рассеяния /В.Н. Лысенко, Т.А. Скворцов, Ю.B. Черняк // Радіофізика и електроніка: вісник ХНУ ім. Каразіна. –2004. –Вип. 2. –С. 234–240.

4. Лысенко В.Н. Определение параметров ионосферы при изменениях космической погоды. /В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Радиофизика и электроника: Сборник научных трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова. – Харьков, 2006. –Т.11, №3. –C. 409–414.

5. Бурмака В.П. Волновые процессы в F-области ионосферы, сопутствовавшие стартам ракет с космодрома Байконур /В.П. Бурмака, В.Н. Лысенко, Л.Ф. Черногор, Ю.В. Черняк // Геомагнетизм и аэрономия. –2006. –Т.46, № 6, –C. 783–800.

6. Бурмака В.П. Волновые возмущения в геокосмосе, сопровождавшие старты и полеты ракет “Протон” и “Союз” /В.П. Бурмака, Л.Ф. Черногор, Ю.В. Черняк // Радиофизика и радиоастрономия. –2005. –Т10, №3. –С. 254–272.

8. Лысенко В.Н. Особенности методики определения параметров ионосферной плазмы во время естественных возмущений в ионосфере /В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Космическая наука и технология, –2004. –Т10, №5/6, –С. 110–113.

9. Ляшенко М.В. Суточные и сезонные вариации параметров ионосферной плазмы в период спада солнечной активности /М. В. Ляшенко, И. Б. Скляров, Л.Ф. Черногор, Ю.В. Черняк // Космічна наука і технологія.–2006.–Т. 12, № 2/3.–С. 45–58.

10. Скворцов Т.А. Возможности кали бровки радара некогерентного рассеянния / Ю.В. Черняк, А.В Фисун // Радиотехника. Всеукр. межв. нучн. техн. сб. –2009. –Вып. 158. –С. 17–20.

11. Пат. 63076 Україна, МПК G01N27/00. Спосіб визначення параметрів іоносфери / Черняк Ю.В. Таран В.І., Лисенко В.М; опубл. 15.01.2004, Бюл. № 1, 2004.

12. Черняк Ю.В. Определение электронной концентрации в ионосфере методом некогерентного рассеяния на Харьковском радаре метрового диапазона // Взаимодействие полей и излучения с веществом: VII Конференция молодых ученых БШФФ-2004, 13–18 сентября 2004 г.: –Иркутск, Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2004. –С. 105–107.

13. Лысенко В.Н. Радиофизические исследования ионосферы во время сильных геомагнитных возмущений /В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Шестая украинская конференция по космическим исследованиям, 3–10 сентября 2006 г: cб. тез. – Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2006. –С. 50.

14. Дзюбанов Д.А. Применение модели ионосферы IRI-2001 для прогностического и ретроспективного анализа и ее тестирование про данным радара НР Института ионосферы. /Д.А. Дзюбанов, В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Седьмая украинская конференция по космическим исследованиям, 3–8 сент. 2007 г: cборник тезисов – Евпатория: ИКИ НАНУ-НКАУ 2007. –С. 89.

15. Cherniak Iu.V. Observations of weak ionosphere disturbances on the Kharkov incoherent scatter radar /Iu.V. Cherniak, V.N. Lysenko // 7th COSPAR Scientific Assembly: internat. conf., 13–20 July 2008: book of abstr. –Montreal, 2008. –P. 259.

16. Cherniak Iu.V., Observations results of midlatitude coherent backscatter the Kharkov Incoherent Scatter Radar / Iu.V. Cherniak, V.N. Lysenko // XXIX URSI General Assembly: internat. conf., 7–16 August 2008: book of abstr. –Chicago, 2008. –P. 329.

17. Cherniak Iu.V. Radiophisical observations of ionosphere disturbances generated by heavy class launch vehicle start / Iu.V. Cherniak, V.N. Lysenko, Y.I. Podyachiy // XXIX URSI General Assembly: internat. conf., 7–16 August 2008: book of abstr. –Chicago, 2008. –P. 332.

18. Lysenko V.N. Features of the ionosphere parameters measurement by correlation processing of incoherent scatter signal / V.N. Lysenko, A.N. Eryomin, Y.V. Cherniak // Thesis of of VIII Joint Int. Symp. “Atmospheric and ocean optics. Atmospheric Physics”.– Irkutsk. – 2001.– P.229.

19. Под’ячий Ю.І. Дослідження іоносферних збурень, викликаних запусками потужних космічних ракет / Ю.І. Под’ячий В.М. Лисенко, Ю.В. Черняк // Седьмая украинская конференция по космическим исследованиям, 3-8 сентября 2007г: сб. тез. – Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2007. – C. 92.

20. Лысенко В.Н. Определение высотных зависимостей ионосферных возмущений методом НР / В.Н. Лысенко, Ю. П. Федоренко, Ю.В. Черняк // Восьмая украинская конференция по космическим исследованиям, 2-7 сентября 2008г: сб. тез. –Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2008. – С. 36.

21. Лысенко В.Н. Определение параметров ионосферной плазмы на Харьковском радаре некогерентного рассеяния / В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Труды Межд. научн. конф. “Излучение и рассеяние электромагнитных волн”, 25–30 июня 2007. – Таганрог, 2007. – с.118-121.

22. Лысенко В.Н. Исследование сигналов обратного рассеяния во время сильных геомагнитных возмущений / В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Пятая украинская конференция по космическим исследованиям, 4-11 сентября 2005г: сб. тез. –Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2005. – С. 54.

23. Лысенко В.Н. Радиофизические исследования ионосферы во время сильных геомагнитных возмущений / В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Шестая украинская конференция по космическим исследованиям, 3-10 сентября 2006г: сб. тез. –Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2006. – С. 50.

24. Лысенко В.Н., Черняк Ю.В. Особенности методики определения параметров ионосферной плазмы во время естественных возмущений в ионосфере / В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Космическая наука и технология. –2004. –Т10, №5–6, – С. 110–113.

25. Черняк Ю.В. Высотно–временное распределение радиолокационных отражений по данным харьковского радара НР. / Ю.В. Черняк, А.Н.Еремин // Первая всеукр. конф. по персп. косм. иссл. Сб. докл. 8-11 ноября 2001г. Киев, 2001. – С. 86– 89.

26. Лысенко В.Н. Определение параметров ионосферы при использовании двухэлементного зондирующего сигнала / В.Н. Лысенко, Ю.В. Черняк // Восьмая украинская конференция по космическим исследованиям. 2-7 сентября 2008г: сб. тез. –Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2008. –С. 37.

27. Cherniak Iu.V. The ionosphere plasma parameters determination by the Kharkiv Incoherent Scatter Radar / Iu.V. Cherniak, V.N. Lysenko // 14th International EISCAT Workshop, book of abstr. 3 - 7th August 2009. –Tromso, 2009. –P. 87.

28. Cherniak Iu.V. The midlatitude coherent backscatter characteristics according to the Kharkov incoherent scatter radar data / Iu.V. Cherniak, V.N. Lysenko // 14th International EISCAT Workshop, book of abstr. 3 - 7th August 2009. –Tromso, 2009. –P. 40.

29. Cherniak Iu.V. The estimation of space debris distribution by Kharkiv incoherent scatter radar data / Iu.V. Cherniak // 14th International EISCAT Workshop, book of abstr. 3 - 7th August 2009. –Tromso, 2009. –P. 41.

30. Богомаз А.В. Моделирование высотного профиля некогерентно рассеянного сигнала / Богомаз А.В., Пуляев В.А./ IX Харківська конференція молодих науковців «Радіофізика, електроніка, фотоніка та біофізика» Сборник тезисов. – Харьков. – 1-3 декабря 2009. – С. 27.

31. Пат. UA № 42311, Україна. Спосіб імітації суміші шумоподібного сигналу та завади із заданими спектрами / Пуляєв В.О., Богомаз О.В., Котов Д.В.; опубл. бюл. № 12/2009.

32. Богомаз О.В. Спосіб імітації висотного розпо