Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, № 3.

Дискретные полярные сияния на Шпицбергене как индикатор влияния состояния Одним из эффективных средств диагностики полярной ионосферы является измерение задержек сигналов навигационных спутников систем GPS/Глонасс на двух когерентных частотах f1/f2 = 1,6/1,2 ГГц. Дифференциальная задержка является мерой ПЭС ионосферы, а ионосфера, в свою очередь, является основным источником погрешностей позиционирования. Наиболее существенные отклонения от регулярного поведения ионосферы связаны с геомагнитными бурями и полярными сияниями. Во время геомагнитных возмущений в ионосфере развиваются неоднородности различных масштабов, которые вызывают флуктуации амплитуды и фазы трансионосферных сигналов. Интенсивность и частота флуктуаций существенно увеличиваются во время магнитных бурь. Эти флуктуации приводят к срывам приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и затрудняют разрешение фазовой неоднозначности, что в конечном итоге приводит ухудшению точности позиционирования и местоопределения. Поскольку полярные сияния как по своей форме, пространственной структуре и интенсивности, так и по расположению в пространстве обладают большим разнообразием, то необходимо исследование особенностей изменений навигационного сигнала при прохождении его сквозь области полярной ионосферы, маркером состояния которых являются отдельные формы сияний. В настоящем исследовании предпринята попытка экспериментальных исследований детального соответствия дискретных форм полярных сияний (лучистые дуги и полосы) и состояния трансионосферных сигналов ГНСС, причем на основании измерений, проведенных в самой высокоширотной области планеты (на Шпицбергене), где происходят высыпания заряженных частиц из разных областей магнитосферы. Материалы и методы Для проведения данной работы были использованы данные синхронных измерений параметров приема сигнала во время развития полярных сияний на Шпицбергене — на станциях Баренцбург (78,09N, 14,21E) и Нью-Алезунд (78,92N, 11.92E) [7, 8]. Приемники трансионосферных сигналов и камеры полного обзора неба работали там в непрерывном режиме, для анализа, с учетом погодных условий (в первую очередь облачности) и гелиогеофизических возмущений, были выбраны два дня — 24 ноября 2009 г. и 13 января 2013 г. Часть первичных материалов по этим наблюдениям опубликована в работах [6-8]. Планетарная геофизическая обстановка 24 ноября 2009 г. приводится на рис. 1, а. Планетарные индексы Кр (рис. 1) показывают, что выбранные события являют собой типичное развитие магнитной бури средней интенсивности (Кр — 4). Планетарная геофизическая обстановка 13 января 2013 г. приводится на рис. 1, б. Планетарные индексы Кр показывают, что выбранные события являют собой типичное развитие магнитной бури средней интенсивности (максимальный Кр — 4). В работе широко использован метод сравнения полученных оптических изображений высокочувствительными камерами полного неба с положением навигационных спутников [6]. Он основан на том, что поле зрения оптической камеры практически полностью совпадает с диаграммой направленности приемной антенны сигналов навигационных спутников. Это позволяет представлять в едином угловом поле зрения позиции полярных сияний в ионосфере и позицию навигационных спутников на высокой орбите (порядка 20 000 км) в том случае, если приемник и камера размещены в одной точке. Если мы на такой картине проведем луч от космического передатчика до наземного приемника, то сразу увидим, проходит ли радиосигнал сквозь область полярных сияний, то есть сквозь возмущенную полярную ионосферу. В работе использованы данные камеры NORUSKA [9], установленной на ст. Баренцбург. Она представляет собой гиперспектральную камеру, оснащенную акустико-оптическим светофильтром без движущихся оптико-механических частей. Высокая скорость переключения спектральных полос и их произвольная выборка позволяют производить последовательную съемку избранных рабочих эмиссий с темпом, определяемым только необходимыми временами ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2018 (10) 107