Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/2.

Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/2. С. 219–230. DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/2-219-230 221 скорости ионизации) и минимумом ЭК по методу Эплтона определяют как время релаксации ионосферы min эфф τ 1 2α . eq n = Таким образом, зная время релаксации на выбранной высоте ионосферы, можно определить эффективный коэффициент рекомбинации α эфф для этой высоты по формуле ( ) min эфф α 1 / 2τ eq n = , (7) где τ – время релаксации; min eq n – ЭК в минимуме скорости образования электронов. Для места наблюдения точные параметры солнечного затмения можно определить по астрономическому ежегоднику (см., например, [8]). Минимум электронной концентрации находится исходя из экспериментального профиля ЭК на выбранной высоте. Если во время СЗ измерения электронной концентрации проводились на нескольких высотах, то появляется возможность найти значения ЭКР для каждой из этих высот. Материалы и методы Метод и установка частичных отражений Наиболее эффективным методом исследования D -области ионосферы является метод частичных отражений (МЧО), предложенный в начале 1950-х гг. F. Gardner и J. Pawsey [9]. Дальнейшее развитие этот метод получил в последующих работах [10; 11]. Он представляет собой радиолокационное зондирование нижней ионосферы в диапазоне средних волн. Метод относительно прост в реализации и позволяет получать сведения об электронной концентрации и параметрах неоднородностей на высотах нижней ионосферы. В основе метода частичных отражений лежат излучение двух волновых мод (обыкновенной и необыкновенной волн) в виде чередующихся импульсов или линейно поляризованной волны на частотах в диапазоне от 2 до 8 МГц и обратное рассеяние радиоволн неоднородностями плазмы [12]. В первом случае производятся раздельный прием сигналов, частично рассеянных ионосферными неоднородностями, и измерение их амплитуд в зависимости от времени запаздывания, определяющего высоту отражения. Во втором случае принимаются две ортогональные линейные поляризации, из которых путем сложения со сдвигом фаз ±90° формируются сигналы двух круговых компонент. Для определения параметров среды по данным МЧО можно использовать либо измерения амплитуд или разность поглощения вдоль траекторий распространения обыкновенной и необыкновенной радиоволн (метод дифференциального поглощения), либо прямые или косвенные измерения фазы (метод дифференциальной фазы и корреляционный метод) [12]. Измерения фазы обычно сложнее, чем измерения амплитуды, поэтому на практике наиболее широкое применение получил метод дифференциального поглощения [13]. Для получения наиболее полной и точной информации о нижней ионосфере необходимо проводить одновременные измерения амплитуды и фазы рассеянного сигнала. Установка частичных отражений Полярного геофизического института (ПГИ) для исследования нижней ионосферы состоит из передатчика, приемника, приемно-передающей фазированной решетки и автоматизированной системы сбора данных. Она расположена на радиофизическом полигоне (р.ф.п.) "Туманный" (69.0 с. ш., 35.7 в. д.). Основные параметры и методика обработки сигналов приведены в работе [14]. Технические характеристики радиолокатора: рабочие частоты 2.60–2.72 МГц; мощность передатчика в импульсе около 60 кВт; длительность импульса 15 мкс; частота зондирования 2 Гц. Антенная решетка состоит из 38 пар скрещенных диполей, занимает площадь 10 5 м 2 и имеет ширину диаграммы направленности по уровню половинной мощности около 20°. Поочередно принимаются две круговые поляризации, которые усиливаются приемником прямого усиления с полосой 40 кГц. Регистрацию амплитуд сигналов можно проводить в интервале высот от 30 до 240 км. Шаг снятия данных по высоте h = 0.5· n км, где n = 1, 2, 3, …На рис. 1 показан вид рабочего здания радиофизического полигона и антенного поля ( а ) и элементы антенной решетки ( б ). Профили электронной концентрации Получаемые во время наблюдения амплитуды обыкновенной и необыкновенной волн используются для расчета ЭК. На рис. 2 приведена двумерная картина распределения ЭК по времени и высоте, полученная в день затмения 20 марта 2015 г. Двумерная картина позволяет получать профили ЭК по высоте для выбранного времени (например, линия 1 на рис. 2, см. рис. 3, а ) и профили ЭК по времени для выбранной высоты (например, линия 2 на рис. 2, см. рис. 3, б ). Профили электронной концентрации по времени для различных высот (рис. 3, б ) используются для нахождения задержки минимума ЭК относительно минимума скорости ионизации. Изменение солнечной радиации, а следовательно ионизирующего излучения, во время затмения зависит в основном от покрытия диском Луны диска Солнца. Для описания изменения солнечного излучения вводят функцию затмения, которая представляет собой геометрическую функцию, равную отношению части диска Солнца незакрытого диском Луны к полной поверхности диска Солнца. Она является нормированной величиной, которая может изменяться от значения меньше 1 до 0 в зависимости от вида затмения. В пренебрежении излучением солнечного лимба и неравномерностью излучения поверхности Солнца изменение потока солнечного ионизирующего излучения подобно поведению функции затмения.