Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2023(2))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2023. Т. 2, № 2. С. 25-37. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2023. Vol. 2, No. 2. P. 25-37. Научная статья УДК 537.877+519.6 doi:10.37614/2949-1185.2023.2.2.004 ВЛИЯНИЕ ВЫСЫПАЮЩИХСЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛОВ СИСТЕМЫ РСДН-20 ВО ВРЕМЯ СОБЫТИЯ 28 МАРТА 2017 О. И. Ахметов1, В. Б. Белаховский1, О. В. Мингалев12, И. В. Мингалев1, А. В. Ларченко1, З. В. Суворова1 1Полярный геофизический институт, Апатиты, Россия 2Мурманский арктический государственный университет, Мурманск, Россия Автор, отвественный за переписку: Олег Иршатович Ахметов, akhmetov@pgia.ru Аннотация На основе экспериментальных данных радара EISCAT иметодов численного моделирования исследовано влияние потоков высыпающихся субрелятивистских (релятивистских) электронов внешнего радиационного пояса Земли на работу системы дальней навигации РСДН-20, работающей на частотах 11,905, 12,649 и 14,881 кГц. Врезультате вычислительных экспериментов на частоте 14,881 кГц при незначительном, менее порядка, увеличении концентрации электронов в D- иЕ-слоях ионосферы получено незначительное снижение затухания в возмущенных условиях. На меньших частотах и в случае увеличения концентрации в области отражения наблюдается увеличение затухания сигнала. Показано, что нарушение монотонности участотной зависимости затухания сигнала связано с положением границы между областями с различным характером затухания сигнала ивысотой отражения сигнала от ионосферы. В случае, когда точка пересечения высотного профиля частоты столкновений электронов Ueс профилем удвоенной плазменной частоты 2ue оказывается внутри области отражения сигнала, наблюдается нелинейный вид зависимости затухания от частоты. Фазы сигналов РСДН-20 слабо подвержены влиянию высыпаний в атмосферу электронов релятивистских энергий. Сравнение амплитуд сигналов, полученных в вычислительных экспериментах, и сигналов, зарегистрированных на обсерваториях П Г и «Ловозеро» и «Баренцбург», показало частичное согласие в большей части изменений, зарегистрированных во время высыпания субрелятивистских электронов в полярной ионосфере. Представленные оценки могут быть использованы на коротких радиотрассах 100-200 км в области высоких широт для мониторинга состояния ионосферы. Ключевые слова: численное моделирование, распространение радиоволн, ионосфера, высокие широты, ОНЧ, РСДН-20 Благодарности: исследование выполнено за счет гранта РНФ № 18-77-10018 (О. И. Ахметов, В. Б. Белаховский). Original article THE EFFECT OF RELATIVISTIC ELECTRONS PRECIPITATING ON THE RSDN-20 SYSTEM SIGNAL CHARACTERISTICS DURING THE EVENT ON MARCH 28, 2017 O. I. Akhmetov1, V. B. Belakhovsky1, O. V. Mingalev12,1. V. Mingalev1, A. V. Larchenko1, Z. V. Suvorova1 1Polar Geophysical Institute, Apatity, Murmansk region, Russia, а^те^ѵ @рдіа.ги 2Murmansk Arctic State University (MASU), Murmansk, Russia Corresponding author: Oleg I. Akhmetov, akhmetov@pgia.ru Abstract Based on the experimental data of the EISCAT radar and numerical modeling methods, the influence of the fluxes of subrelativistic (relativistic) electrons of the Earth's outer radiation belt on the operation of the RSDN-20 long-range navigation system operating at frequencies of 11.905 kHz, 12.649 kHz and 14.881 kHz has been studied. As a result of computational experiments, a slight decrease in attenuation under perturbed conditions was obtained at a frequency of 14.881 kHz with a slight, less than an order of magnitude increase in the electron concentration in the D- and Е-layers of the ionosphere. At lower frequencies and in the case of an increase in concentration in the reflection region, an increase in signal attenuation is observed. It is shown that the violation ofmonotonicity inthe frequency dependence of signal attenuation is associated with the position of the boundary between regions with different types of signal attenuation and the height ofthe signal reflection from the ionosphere. In the case when the intersection point ofthe high-altitude profile of the electron collision frequency Uewith the profile of the doubled plasma frequency 2ue is inside the signal reflection region, a nonlinear type of attenuation dependence on frequency is observed. The phases of RSDN-20 signals are weakly affected by the precipitation of relativistic energy electrons into the atmosphere. A comparison of the amplitudes of the signals obtained in computational experiments and the signals recorded at the observatories of the Polar Geophysical Institute Lovozero and Barentsburg showed partial agreement in most of the changes recorded during the precipitation of subrelativistic electrons in the polar ionosphere. The presented estimates can be used on short radio paths of 100-200 km in the high latitude region to monitor the state ofthe ionosphere. Keywords: numerical modeling, radio wave propagation, ionosphere, high latitudes, VLF, RSDN-20 Acknowledgments: the studywas supported bya grant fromthe Russian Science Foundation, no. 18-77-10018 (O. I.Akhmetov, V. B. Belakhovsky). © Ахметов О. И., Белаховский В. Б., Мингалев О. В., Мингалев И. В., Ларченко А. В., Суворова З. В., 2023 25