Анотація до роботи:

Черняк Ю. В. Визначення електронної концентрації іоносферної плазми методом некогерентного розсіяння радіохвиль у режимі двочастотного зондування. –Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеням кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. – Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, Харків, 2008.

Дисертаційну роботу присвячено підвищенню точності та розширенню можливостей радіофізичного методу НР для визначення електронної концентрації іоносферної плазми. Розроблено та реалізовано на харківському радарі некогерентного розсіяння спосіб визначення електронної концентрації в іоносфері з використанням двохімпульсного двочастотного зондуючого сигналу, який полягає у тому, що до інформації про потужність та кінетичні температури, отримані при зондуванні імпульсом великої тривалості, запропоновано додавати одержані з великим розрізненням дані про потужність сигналу розсіяння, отримані одночасно під час зондування діапазону висот 100–200 км коротким імпульсом. Розвинено модель вимірювального каналу, яка враховує ефект Фарадея, а також зміну потужності розсіяного сигналу в імпульсному об’ємі. З використанням моделі вимірювального каналу проведено оцінку похибок при використанні зондуючих елементів великої та малої тривалості. Запропоновано методику виділення сигналів когерентних відбиттів від штучних супутників Землі і "космічного сміття", яка підвищує точність визначення електронної концентрації в діапазоні висот 300–1000 км. Розроблено спосіб визначення електронної концентрації в діапазоні висот 100–200 км з використанням іонограм, як додаткової інформації. Проведено дослідження висотно-часових варіацій електронної концентрації іоносферної плазми в діапазоні висот 100-1000км і параметрів НР сигналу в умовах спокійної та збуреної іоносфери. Вперше під час сильних магнітних бур виявлено потужні сигнали середньоширотних когерентних ехо, проаналізовано їх характеристики. Вперше у східноєвропейському регіоні в період з 2003 по 2007 роки розробленими методами отримано дані про варіації електронної концентрації одночасно в інтервалі висот 100-1000 км, у тому числі під час сонячних затемнень, надсильних і помірних магнітних бур, а також збурень, викликаних стартами потужних ракет.

У роботі розв’язано актуальну задачу визначення електронної концентрації іоносферної плазми одночасно у діапазоні висот 100–1000 км, для чого розроблено вдосконалений спосіб визначення електронної концентрації з покращеним висотним розрізненням, методики обробки НР сигналу і апаратуру що його реалізовує; розвинено модель узагальненого вимірювального каналу, експериментально протягом 2003–2008 років отримано та проаналізовано дані про просторово-часові варіації електронної концентрації в спокійні та збурені періоди методом НР.

Основні результати дисертаційної роботи полягають у наступному:

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 східно-европейському регіоні в період з 2003 по 2007 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 і аналізу регіональних особливостей розподілу N_e на середніх широтах Європи 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.

5. Вперше з використанням розробленого методу отримано експериментальні дані про висотно-часовий розподіл електронної концентрації в широкому діапазоні висот 100–1000 км в умовах геомагнітних збурень.

6. Вперше для середніх широт Європи отримано дані про просторово-часовий розподіл неоднорідностей N_e, що викликають явище “когерентне ехо”. Розсіяні від цих неоднорідностей сигнали приймаються бічними пелюстками зенітної антени, перпендикулярними силовим лініям магнітного поля.

7. Встановлені зв’язки між змінами геомагнітних індексів і параметрів 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 D_st – 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.

Публікації автора:

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.

7. Черняк Ю. В. Совместное использование методов некогерентного рассеяния и вертикального зондирования для определения электронной концентрации ионосферной плазмы /Ю.В. Черняк // Космічна наука і технологія. –2003. –Т9, №2. –С. 53–56.

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. 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.

11. 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.

12. 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: cборник тезисов – Евпатория, ИКИ НАНУ-НКАУ, 2006. –С. 50.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.