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

Частота столкновений электронов с нейтралами и ионами была рассчитана на основе профилей электронной концентрации и данных модели NRLMSISE2000 с использованием формул из книги (Schunk and Nagy, 2009, с. 109). Профиль проводимости литосферы на суше был задан с учетом результатов исследований, полученных несколькими научными группами и опубликованных в работе (Korja et al., 2002). Расчеты проводились в декартовой системе координат, где ось Z располагалась нормально к поверхности Земли. Таким образом, область моделирования для численных экспериментов была параллелепипедом, включающим участок волновода Земля - ионосфера. Уровень поверхности Земли соответствовал Z = 0. В численных экспериментах использовалась горизонтально-однородная ионосфера и область размером 256*1000 км по горизонту, 125 км по высоте в атмосфере и ионосфере и 25 км в глубину в литосфере. Шаг сетки над поверхностью Земли — 250 м по вертикали, 500 м по горизонтали, в литосфере — 125 м по вертикали и 500 м по горизонтали. Центр источника сигнала располагался на расстоянии 64 км от трех боковых граней полученного параллелепипеда. Для всех внешних поверхностей, кроме нижней, использовалось условие ухода свободной волны вместе с адаптированными поглощающими слоями PML и профилем потерь из работы (Berenger, 1994). Это позволило снизить уровень отражений сигналов от границ области до 0,1 %, что важно в случае длительного относительно времени моделирования действующего источника сигнала. Сигнал источника представлял собой сумму синусоид на частотах системы PC,nH-20RSDN-20, а именно 11905, 12679, 14881 Гц. На расстоянии 64 км от левой вертикальной границы прямоугольной области моделирования, на части вертикальной плоскости, параллельной этой границе, шириной 128 км, на высотах от поверхности Земли до 60 км было задано горизонтальное магнитное поле. Это позволило в первом приближении задать плоский фронт волны. Магнитное поле в модельной области задавалось моделью IGRF13 (Alken et al., 2021) для соответствующих координат и даты. Р е зу л ь т аты В работе рассмотрено влияние ВРЭ на распространение ОНЧ-сигналов системы РСДН-20 в высокоширотном регионе. Анализ амплитуд магнитной и электрической составляющих электромагнитных сигналов совместно с анализом скорости его распространения во время события 28 марта 2017 г. показал увеличение затухания сигнала на 20 % и незначительное (~ 5 %-е) снижение скорости распространения, не приводящие к фазовым искажениям (табл. 1 и 2). Вероятно, это сократит дальность уверенного приема и немного увеличит погрешность определения местоположения при нахождении приемника в области высоких широт. С точки зрения мониторинга состояния ионосферы на высокоширотных радиотрассах использование сигналов РСДН-20 возможно во время вторжения электронов субрелятивистских энергий при условии достаточно небольшого расстояния между пунктами регистрации (~ 200 км) и значительного удаления их от источника — более 1 тыс. км. Небольшая длинна высокоширотной радиотрассы связана со значительной горизонтальной неоднородностью высокоширотной ионосферы, которая, как показано в работе (Akhmetov et al., 2023), приводит к заметным искажениям сигналов РСДН-20. Вероятность появления значительных неоднородностей на короткой радиотрассе меньше, чем на длинной. Требование удаленности от источника вызвано интерференционным наложением множества мод сигнала в ближней и средней зоне, делающее задачу интерпретации результатов слишком сложной. Таким образом, для исследований ионосферы на Кольском полуострове хорошо подходит только Краснодарский предатчик системы РСДН-20 (45°24'N 38°09'E), путь от которого идет почти строго с юга на север. Сигнал от других предатчиков идет скорее с востока на запад, в связи с чем имеет значительный участок радиотрассы в области высоких широт до того, как будет зарегистрирован в обсерваториях ПГИ. Из таблицы 1 видно, что затухание от частоты зависит по-разному при изменении профиля электронной концентрации в ионосфере. Так, в спокойных условиях видно, что частота 14881 Гц затухает сильнее двух других, более низких частот, а в возмущенных, наоборот, затухает меньше. Две более низкие частоты 11905 и 12649 Гц отличаются менее чем на 1 кГц, вследствие чего их амплитудные и фазовые характеристики оказываются близки. Различный режим затухания в зависимоти от частоты может обяснятся особенностями прохождения волной участка волновода вблизи к его верхней границе. 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. © Ахметов О. И., Белаховский В. Б., Мингалев О. В., Мингалев И. В., Ларченко А. В., Суворова З. В., 2023 30