Гончаренко Юрій Вікторович. Статистичні характеристики НВЧ сигналів на трансатмосферних трасах під час сонячних протонних подій : Дис... канд. наук: 01.04.03 - 2006.
Анотація до роботи:
Гончаренко Ю.В. Статистичні характеристики НВЧ сигналів на трансатмосферних трасах під час сонячних протонних подій. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук, за спеціальністю 01.04.03 - радіофізика - Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, Харків, 2006.
Дисертацію присвячено експериментальним дослідженням умов поширення радіохвиль НВЧ діапазону на трансатмосферних лініях зв'язку під час сонячних протонних подій різної інтенсивності.
Вивчено вплив сонячних протонних подій на статистичні характеристики прийнятого супутникового сигналу. Показано, що тільки потужні СПП, під час яких щільність потоку сонячних протонів збільшується більш ніж в 250-300 разів, впливають на параметри каналу зв'язку. Під час таких подій імовірність появи глибоких завмирань зростає в 5-10 разів щодо значень отриманих під час відсутності СПП.
Оцінено розмір часток водного аерозолю, що може утворюватися під впливом високоенергетичних протонів під час сильної сонячної протонної події й ступінь його впливу на висотний температурний профіль середньої й верхньої тропосфери.
Проведено аналіз геофізичних ефектів, що потенційно впливають на статистичні характеристики досліджуваного сигналу. Показано, що при використанні існуючих подань про атмосферні процеси, що відбуваються під час сонячних спалахів, розглянуті ефекти не роблять істотного впливу на параметри трансатмосферного каналу зв'язку.
У роботі проведено експериментальне вивчення нового явища - впливу потужних СПП на поширення радіохвиль НВЧ діапазону в трансатмосферному каналі зв'язку.
Основні результати експериментальних і теоретичних досліджень поширення радіохвиль НВЧ діапазону на трасі геостаціонарний ШСЗ - Земля під час сонячних спалахових подій полягають у наступному:
Отримано статистичні характеристики прийнятого сигналу до, під час і після СПП різної інтенсивності. Виявлено, що спостережувані ефекти умовно можна розділити на два класи: ефекти, що спостерігаються під час слабких спалахів, коли щільність потоку високоенергетичних сонячних протонів (p.f.u.- proton flux units) на навколоземній орбіті збільшується менш ніж в 200..250 разів, та ефекти, що спостерігаються під час спалахів з p.f.u.>200..250, коли потік сонячних протонів у верхній тропосфері стає порівнянним з потоком галактичних космічних променів (ГКП), виміряний на тих же висотах.
Виявлено, що під час відсутності та під час слабких СПП із p.f.u.<200..250 закон розподілу флуктуацій НВЧ сигналу можна задовільно апроксимувати нормальним законом розподілу, що може служити підставою для припущення про існування в зоні, істотній для поширення радіохвиль, великої кількості порівнянних дрібномасштабних неоднорідністей. Через 6-8 годин після початку потужних СПП із p.f.u.>250 закон розподілу завмирань сигналу деформується та може бути апроксимовано залежністю P(о4, що має місце для трас із невеликою (n < 3..5) кількістю локальних розсіювачів (інверсійних шарів, глобулярних неоднорідністей, плазмових факелів та ін.).
Вперше встановлено, що під час потужних СПП з p.f.u.>250 імовірність появи глибоких завмирань НВЧ сигналу «C» діапазону, випромененого з геостаціонарного супутника, видимого із точки прийому під малим (<5o) кутом місця, різко зростає. Імовірність появи завмирань глибиною 4-9 дБ збільшується в 5-10 разів у порівнянні з доспалаховим станом. За час 5-10 годин кількість завмирань досягає максимуму, а потім повільно зменшується й досягає доспалахових значень приблизно через дві доби після початку СПП.
Для визначення ступеня впливу СПП на параметри атмосфери вперше оцінено розмір часток аерозолю, що може утворюватися у верхній тропосфері на висотах 7-10км. Ядрами конденсації для такого аерозолю можуть бути іони, що утворяться в результаті взаємодії высокоенергетичних сонячних протонів з нейтральними молекулами атмосферних газів. Встановлено, що середній радіус часток аерозолю (близько 0.2мкм) відповідає максимуму розподілу Дейрмиджянa для висотних і стратосферних серпанків. Показано, що поява під час СПП у верхній тропосфері аерозольних шарів може впливати на енергетичний баланс тропосфери шляхом зменшення інтегрального потоку енергії від Сонця на величину 5-10%.
Проведено аналіз геофізичних ефектів, що потенційно впливають на статистичні характеристики досліджуваного сигналу. Показано, що вплив інверсійних шарів і глобулярних неоднорідністей, які можуть з'являтися у верхній тропосфері під час СПП, приводять до завмирань амплітуди НВЧ сигналу, що не перевищують 1-3 дБ. Ефект Фарадея, зміна електронної та іонної концентрації в іоносферних шарах E, Es, F, варіації ТЕС (total electron contents), пов'язані із впливом продуктів СПП на атмосферу Землі, можуть також приводити до завмирань амплітуди НВЧ сигналів, глибина яких не перевищує 1-2дБ.
Публікації автора:
[11] Yu.V.Goncharenko, F.V.Kivva, V.G. Gutnik. Certain Features of UHF Propagation during Solar Proton Events // Geomagnetism and Aeronomy - 2006 – Vol. 46, - №2 –P.230-235.
[12] Шапиро А.А. Гончаренко Ю.В. Экспериментальные исследования распространения радиоволн в тропосфере в условиях солнечных вспышечных событий // Геомагнетизм и аэрономия. – 2003. - Т. 43, - №5, - С.669-672.
[13] Гончаренко Ю.В., Воронин А.А Радиометрический приемник для обнаружения слоистых неоднородностей в атмосфере // Вестник Харьковского Политехнического университета “ХПИ”. - 2002г – Т.5, - №9, - С. 21-24.
[14] Ківва Ф.В., Гончаренко Ю.В. Деякі моделі впливу сонячних спалахових подій на умови далекого тропосферного розповсюдження радіохвиль // Вісник Львів. ун-ту, серія Фізична. – 2003. - Вип.36 - С.128-133
[15] Кивва Ф.В. Гончаренко Ю.В. О размерах частиц атмосферного аэрозоля в отражающих слоях, появляющихся после сильных солнечных вспышек // Радиофизика и электроника. – 2002. – Т.7, - №3, - С. 509-512.
[16] Гончаренко Ю.В., Гутник В.Г., Кивва Ф.В. Экспериментальные исследования флуктуаций сигнала СВЧ диапазона во время солнечных протонных событий // Радиофизика и электроника. – 2005. - Т.10, - №1, - С.62-69
Матеріали конференцій:
[17] Kivva F., Goncharenko Yu. Evaluation of the atmospheric aerosol particle size in the reflective layer produced by strong solar flares // International conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET'02). – 2002. - Р. 620-622
[18] Кивва Ф.В. Гончаренко Ю.В. Исследование воздействия сильных солнечных вспышек на структуру верхней тропосферы // Материалы 13-й международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». – Севастополь, – 2003. - С.781-783.
[19] Гончаренко Ю.В., Кивва Ф.В., Виленчик Л.С. Особенности тропосферного распространения радиоволн СВЧ диапазона во время солнечных протонных событий // Сборник докладов ХХI всероссийской конференции «Распространение радиоволн». - Йошкар-Ола. – 2005. – С. 323-327.
Тези конференцій:
[20] Гончаренко Ю.В., Воронін А.А Радіометрична система для виявлення шаруватих неоднорідностей у тропосфері // Доповіді міжнародної науково-практичної конференції “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я”. – Харків. – 2002. - С.422-423.
[21] Кивва Ф.В., Гончаренко Ю.В. Дослідження змін параметрів каналу ДТП в умовах сонячних спалахових подій // Збірник тез всеукраїнської конференції ЕВРІКА. – 2002. - С.173-174.
