Галюк Ю.П.
Николаенко А.П.
Хайакава М.
 Статья на сайте eLibrary

Впервые численно моделируется распространение всплесков сверхнизкочастоных (СНЧ) излучений в полости Земля-ионосфера с неоднородностью день-ночь. Дневное и ночное полушария отличаются вертикальным профилем проводимости средней атмосферы. Используется модель плавного ионосферного перехода день-ночь. Параметры волновода в дневных и ночных условиях вычисляются методом полного поля в форме дифференциального уравнения Риккати и затем используются в двумерном телеграфном уравнении, которое решается численно, что позволяет получить комплексные спектры вертикальной электрической компоненты поля. Найденное решение проверяется сопоставлением с опубликованными данными. Искомые волновые формы СНЧ всплесков вычисляются с помощью обратного преобразования Фурье от комплексных спектров, рассчитанных в полосе частот от 1 до 1 000 Гц с шагом 1 Гц. Влияние неоднородности день-ночь оценивается сравнением волновых форм импульсов на различных трассах распространения и сопоставлением двумерных распределений поля в полости Земля-ионосфера для фиксированных моментов времени. Модельные волновые формы СНЧ всплесков в неоднородной полости Земля-ионосфера получены впервые. Показано, что неоднородность день-ночь приводит к зависящим от времени смещениям антиподного всплеска импульсного поля относительно геометрического антипода источника. В отрицательной и положительной полуволне СНЧ всплеска наблюдается модуляция амплитуды, приуроченная к окрестности ионосферной неоднородности. Форма импульсов зависит от направления прихода к наблюдателю относительно линии терминатора. Характер изменений волновых форм СНЧ всплесков указывает на возможность использования решений для однородного резонатора для определения расстояния источник-приёмник в реальном резонаторе. В работе обсуждаются перспективы экспериментального обнаружения влияния неоднородности день-ночь на форму СНЧ всплесков.

На английском языке
Q-bursts in the Earth-ionosphere cavity with a day-night non-uniformity
Galyuk Y.P., Nickolaenko A.P. and Hayakawa M.

The propagation of Q-bursts in the Earth-ionosphere cavity with a day-night non-uniformity is numerically simulated for the first time. The vertical conductivity profiles of the middle atmosphere differ from each other in the day and night hemispheres. The model of a smooth day-night transition in the ionosphere is used. The waveguide parameters in the ambient daytime and night-time conditions are computed using the full wave solution in the form of the Riccati differential equation. These parameters are included in the numerically solved 2D telegraph equation (2DTE), thus providing complex spectra of the vertical electric field component. The solution obtained in the frequency domain is verified by comparison with published data. The sought waveforms of Q-bursts are computed using the inverse Fourier transform of complex spectra calculated in the 1-1000 Hz band with a 1-Hz step. Impact of the day-night non-uniformity is estimated by comparing the pulse waveforms on different propagation paths and using instant 2D field distributions in the Earth-ionosphere cavity. The time domain models of Q-bursts in the non-uniform Earth-ionosphere cavity ware obtained for the first time. The day-night non-uniformity causes a time-dependent shift of the antipode pulse maximum from the geometric antipode of the source. A modulation of the amplitude of the negative pulsed onset and the positive half-wave of a Q-burst in the vicinity of the ionospheric irregularity is observed. The pulse shape depends on its arrival direction relative to the terminator line. The character of variations in the waveform of Q-bursts indicates that solutions for the uniform cavity can be used for evaluating the source-observer distance in a real cavity. Prospects for experimental detection of the impact of the day-night non-uniformity on the shape of Q-bursts are discussed.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_04_339