Ефекти сонячного затемнення 10 червня 2021 р. В іоносфері над Харковом: результати вертикального зондування

  • Л. Ф. Чорногор Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0001-5777-2392
  • Л. І. Милованова Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
  • Ю. Б. Милованов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
  • А. М. Цимбал Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-5274-8876
  • Y. Luo Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-3376-5814
DOI: https://doi.org/10.26565/2311-0872-2021-35-06
Ключові слова: сонячне затемнення, іоносфера, іонозонд, діюча висота, концентрація електронів, максимальне зменшення, квазіперіодичні коливання

Анотація

Актуальність. Іоносферні ефекти сонячних затемнень (СЗ) вивчаються понад 100 років. Дослідження активізувалися в 1960–1970 рр., коли широко стали використовуватися ракетні та супутникові методи, мережа іонозондів, радари некогерентного розсіяння. Встановлено основні закономірності прояву СЗ в іоносфері: зменшення концентрації електронів, температур електронів, іонів і нейтралів, зміна динамічного режиму, генерація акустико-гравітаційних хвиль. Поряд із закономірностями, що повторюються, мають місце й особливості, властиві даному СЗ. З цієї причини вивчення ефектів кожного нового затемнення є актуальною задачею.

Мета цієї роботи – виклад результатів аналізу параметрів іонограм, зареєстрованих за допомогою цифрового іонозонда, розміщеного в Радіофізичній обсерваторії ХНУ імені В. Н. Каразіна.

Методи і методологія. Для спостереження за станом іоносфери використовувався несерійний цифровий іонозонд, розроблений у ХНУ імені В. Н. Каразіна. Розміщений в Радіофізичній обсерваторії ХНУ імені В. Н. Каразіна (49°38' пн. ш., 36°20' сх. д.). Методика обробки зводилася до наступного. Після побудови часових рядів для частот foF2 та fmin, а також діючої висоти відбиття, обчислювався тренд і різниця вихідного ряду та тренду. За значеннями foF2(t) визначалися концентрація електронів N(t) та її приріст ΔN(t). Для визначення спектрального складу проводився системний спектральний аналіз залежностей ΔN(t).

Результати. Виявлено максимальне зменшення концентрації електронів у максимумі шару F2 іоносфери на 3.7–3.8%. Це значення виявилося дуже близьким до розрахункового 3.5–3.8%. Встановлено, що час запізнювання спостереження мінімального значення концентрації електронів по відношенню до максимального значення фази затемнення становило 12.5 хв, що дуже близько до розрахункового часу 12.8 хв. За часом запізнювання оцінений коефіцієнт лінійної рекомбінації (1.3∙10–3 с–1) і швидкість іоноутворення (3.8–3.9)∙108 м–3∙с–1. СЗ супроводжувалося генерацією квазіперіодичних коливань концентрації електронів і діючої висоти шару F2 з періодом 10–15 хв і амплітудами 1.7–4% та 9.1–11.4% відповідно. Протягом СЗ у 3–4 рази зменшився рівень флуктуацій мінімальної спостережуваної на іонограмах частоти. Крім того, мало місце зменшення усереднених значень  від 3 до 2.85 МГц (на 5%), що свідчило про зменшення поглинання радіохвилі та концентрації електронів у нижній іоносфері (висоти менше 100 км). За оцінками це зменшення склало близько 2% (з даних спостережень 2.2%).

Висновки. Часткове СЗ з дуже невеликими максимальними значеннями фази (0.112) та відносної площі покриття диска Сонця (4.4%) призвело до ряду спостережуваних за допомогою іонозонда ефектів в іоносфері.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

Л. Ф. Чорногор, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м-н Свободи, 4

Л. І. Милованова, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м-н Свободи, 4

Ю. Б. Милованов, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м-н Свободи, 4

А. М. Цимбал, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м-н Свободи, 4

Y. Luo, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м-н Свободи, 4

Посилання

1. Eccles WH. Effect of the eclipse on wireless telegraphic signals. Electrician. 1912;69:109-117.
2. Mimno HR, Wang PH. Continuous Kennelley-Heaviside layer records of a solar eclipse (with suggestions of a corpuscular effect on Appleton layer). Proc. Inst. Radio Engrs. 1933;21:529-545.
3. Vasiliev KN, Veleshin AS, Kosenkov AR. Ionospheric effects of the solar eclipse of February 15, 1961, according to the Moscow observations. Geomagnetism and Aeronomy. 1961;1(2):277-278. (In Russian).
4. Grishkevich LV, Vasin VA. On the effects of the ionosphere observed during a solar eclipse of December 02, 1956, and December 02, 1961, in Gorky. Geomagnetism and Aeronomy. 1961;1(6):949-954. (In Russian).
5. Danilkin NP, Kochenova NA, Svechnikov AM. State of the ionosphere over Rostov-on-Don during the solar eclipse of February 15, 1961. Geomagnetism and Aeronomy. 1961;1(4):612-615. (In Russian).
6. Sukhanova RD. Ionospheric effects of the solar eclipse of February 15, 1961, on observations to the Salekhard. Geomagnetism and Aeronomy. 1961;1(6):1066-1067. (In Russian).
7. Shapiro BS, Shashunkina VM. Movement in the F region of the ionosphere over Tbilisi during the eclipse of February 15, 1961. Geomagnetism and Aeronomy. 1961;1(5):760-765. (In Russian).
8. Shashunkina VM, Turbin RI. Preliminary observations of ionospheric effects of solar eclipse of February 15, 1961. Geomagnetism and Aeronomy. 1961;1(5):835-838. (In Russian).
9. Evans JV. An F region eclipse. J. Geophys. Res. 1965;70(1):131-142. https://doi.org/10.1029/JZ070i001p00131
10. Klobuchar JA, Whitney HE. Ionospheric electron content measurements during a solar Eclipse. J. Geophys. Res. 1965;70(5):1254-1257. https://doi.org/10.1029/JZ070i005p01254
11. Hunter AN, Holman BK, Feldgate DG, Kelleher R. Faraday rotation studies in Africa during the solar eclipse of June 30, 1973. Nature. 1974;250:205-206. https://doi.org/10.1038/250205a0
12. Afraimovich EL, Palamartchouk KS, Perevalova NP, Chernukhov VV, Lukhnev AV, Zalutsky VT. Ionospheric effects of the solar eclipse of March 9, 1997, as deduced from GPS data. Geophys. Res. Lett. 1998;25(4):465-468. https://doi.org/10.1029/98GL00186
13. Afraimovich EL, Perevalova NP. GPS-monitoring of the Earth upper atmosphere. Irkutsk: Solar–Terrestrial Pysics Institute SD RAS: SI SC RRS ESSC SD RAMS; 2006. 479 p. (In Russian).
14. Bertin F, Hughes KA, Kersley L. Atmospheric waves induced by the solar eclipse of 30 June 1973. J. Atmos. Terr. Phys. 1977;39(4):457-461. https://doi.org/10.1016/0021-9169(77)90153-2
15. Sen Gupta A, Goel GK, Mathur BS. Effect of the 16 February 1980 solar eclipse on VLF propagation.
J. Atmos. Terr. Phys. 1980;42(11/12):907-909. https://doi.org/10.1016/0021-9169(80)90107-5
16. Cohen EA. The study of the effect of solar eclipses on the ionosphere based on satellite beacon observations. Radio Sci. 1984;19(3):769-777. https://doi.org/10.1029/RS019i003p00769
17. Salah JE, Oliver WL, Foster JC, Holt JM. Observations of the May 30, 1984, annular solar eclipse at Millstone Hill. J. Geophys. Res. 1986;91(A2):1651-1660. https://doi.org/10.1029/JA091iA02p01651
18. Cheng K, Huang YN, Chen SW. Ionospheric effects of the solar eclipse of September 23, 1987, around the equatorial anomaly crest region. J. Geophys. Res. 1992;97(A1):103-111. https://doi.org/10.1029/91JA02409
19. Huang CR, Liu CH, Yeh KC, Lin KH, Tsai WH, Yeh HC, Liu JY. A study of tomographically reconstructed ionospheric images during a solar eclipse. J. Geophys. Res. 1999;104(A1):79-94. https://doi.org/10.1029/98JA02531
20. Borisov BB, Yegorov DA, Yegorov NE, Kolesnik AG, Kolesnik SA, Melchinov VP, Nagorskiy PM, Parfenov SS, Reshetnikov DD, Smirnov VF, Stepanov AE, Tarashchuk YE, Telpuhovskiy ED, Tsybikov BB, Shinkevich BM. A comprehensive experimental study of the reaction of the ionosphere on solar eclipse March 9, 1997. Geomagnetism and Aeronomy. 2000;40(3):94-103. (In Russian).
21. Gokov AM, Chernogor LF. Processes in Lower Ionosphere during August 11, 1999 Solar Eclipse. Radio phys. radio astron. 2000;5(4):348-360. (In Russian).
22. Kostrov LS, Chernogor LF. Processes in Bottomside Ionosphere during August 11, 1999 Solar Eclipse. Radio phys. radio astron. 2000;5(4):361-371. (In Russian).
23. Chernogor LF. Magnetosphere Electron Precipitation Induced by a Solar Eclipse. Radio phys. radio astron. 2000;5(4):371-376. (In Russian).
24. Uryadov VP, Leonov AM, Ponyatov AA, Boiko GN, Terent’ev SP. Variations in the Characteristics of a HF Signal over an Oblique Sounding Path during the Solar Eclipse on August 11, 1999. Radiophys. Quant. El. 2000;43:614-618. https://doi.org/10.1023/A:1004801201847
25. Farges T, Jodogne JC, Bamford R, Roux YLe, Gauthier F, Vila PM, Altadill D, Sole JG, Miro G. Disturbances of the western European ionosphere during the total solar eclipse of 11 August 1999 measured by a wide ionosonde and radar network. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2001;63(9):915-924. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00195-4
26. Akimov LA, Grigorenko EI, Taran VI, Tyrnov OF, Chernogor LF. Integrated radio physical and optical studies of dynamic processes in the atmosphere and geospace caused by the solar eclipse of August 11, 1999. Zarubezhnaya radioelektronika. Uspekhi sovremennoi radioelektroniki. 2002;(2):25-63. (In Russian).
27. Akimov LA, Grigorenko EI, Taran VI, Chernogor LF. Features atmospheric-ionospheric effects of the solar eclipse of May 31, 2003: The results of the optical and radio physical observations in Kharkov. Uspekhi sovremennoi radioelektroniki. 2005;(3):55-70. (In Russian).
28. Akimov LA, Bogovskii VK, Grigorenko EI, Taran VI, Chernogor LF. Atmospheric–ionospheric effects of the solar eclipse of May 31, 2003, in Kharkov. Geomagnetism and Aeronomy. 2005;45(4):494-518. (In Russian).
29. Afraimovich EL, Voeykov SV, Perevalova NP, Vodyannikov VV, Gordienko GI, Litvinov YuG, Yakovets AF. Ionospheric effects of the March 29, 2006, solar eclipse over Kazakhstan. Geomagnetism and Aeronomy. 2007;47(4):461-469. https://doi.org/10.1134/S0016793207040068
30. Belikovich VV, Vyakhirev VD, Kalinina EE, Tereshchenko VD, Chernyakov SM, Tereshchenko VA. Ionospheric response to the partial solar eclipse of March 29, 2006, according to the observations
at Nizhni Novgorod and Murmansk. Geomagnetism and Aeronomy. 2008;48(1):98-103. https://doi.org/10.1134/S0016793208010118
31. Burmaka VP, Lysenko VN, Lyashenko MV, Chernogor LF. Tropospheric-ionospheric effects of the 3 October 2005 partial solar eclipse in Kharkiv. 1. Observations. Space Science and Technology. 2007;13(6):74-86. (In Russian). https://doi.org/10.15407/knit2007.06.074
32. Adeniyi JO, Radicella SM, Adimula IA, Willoughby AA, Oladipo OA, Olawepo O. Signature of the 29 March 2006 eclipse on the ionosphere over an equatorial station. J. Geophys. Res. 2007;112:A06314. https://doi.org/10.1029/2006JA012197
33. Tomas AT, Luhr H, Forster M, Rentz S, Rother M. Observations of the low-latitude solar eclipse on 8 April 2005 by CHAMP. J. Geophys. Res. 2007;112:A06303. https://doi.org/10.1029/2006JA012168
34. Founda D, Melas D, Lykoudis S, Lisaridis I, Gerasopoulos E, Kouvarakis G, Petrakis M, Zerefos C. The effect of the total solar eclipse of 29 March 2006 on meteorological variables in Greece. Atmos. Chem. Phys. 2007;7:5543-5553. https://doi.org/10.5194/acp-7-5543-2007
35. Grigorenko EI, Lyashenko MV, Chernogor LF. Effects of solar eclipse of March 29, 2006, in the ionosphere and atmosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2008;48(3):337-351. https://doi.org/10.1134/S0016793208030092
36. Le H, Liu L, Yue X, Wan W. The ionospheric responses to the 11 August 1999 solar eclipse: observations and modeling. Annales Geophysicae. 2008;26:107-116. https://doi.org/10.5194/angeo-26-107-2008
37. Kascheev SB, Zalizovski AV, Koloskov AV, Galushko VG, Pikulik II, Yampolski YM, Kurkin VI, Litovkin GI, Orlov AI. Frequency Variations of HF Signals at Long-Range Radio
Paths during a Solar Eclipse. Radio phys. radio astron. 2009;14(4):353-366. (In Russian).
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/500
38. Kovalev AA, Kolesnik AG, Kolesnik SA, Kolmakov AA, Latypov RR. Ionospheric effects of solar eclipses at midlatitudes. Geomagnetism and Aeronomy. 2009;49(4):476-482. https://doi.org/10.1134/S0016793209040070
39. Le H, Liu L, Yue X, Wan W, Ning B. Latitudinal dependence of the ionospheric response to solar eclipses.
J. Geophys. Res. 2009;114(A7):A07308. https://doi.org/10.1029/2009JA014072
40. Akimov AL, Chernogor LF. Effects of the solar eclipse of August 1, 2008 on the Earth’s lower atmosphere. Kinematics and physics of celestial bodies. 2010;26(3):135-145. https://doi.org/10.3103/S0884591310030050
41. Chernogor LF. Variations in the Amplitude and Phase of VLF radiowaves in the ionosphere during the August 1, 2008, solar eclipse. Geomagnetism and Aeronomy. 2010;50(1):96-106. https://doi.org/10.1134/S0016793210010111
42. Chernogor LF. Wave Response of the Ionosphere to the Partial Solar Eclipse of August 1, 2008. Geomagnetism and Aeronomy. 2010;50(3):346-361. https://doi.org/10.1134/S0016793210030096
43. Chen G, Zhao Z, Yang G, Zhou C, Yao M, Li T, Huang S, Li N. Enhancement and HF doppler observations of sporadic E during the solar eclipse of 22 July 2009. J. Geophys. Res. 2010;115:A09325. https://doi.org/10.1029/2010JA015530
44. Chernogor LF, Barabash VV. The response of the middle ionosphere to the solar eclipse of 4 January 2011 in Kharkiv: some results of vertical sounding. Space Science and Technology. 2011;17(4):41-52. (In Russian). https://doi.org/10.15407/knit2011.04.041
45. Chen G, Zhao Z, Ning B, Deng Z, Yang G, Zhou C, Yao M, Li S, Li N. Latitudinal dependence of the ionospheric response to solar eclipse of 15 January 2010. J. Geophys. Res. 2011;116:A06301. https://doi.org/10.1029/2010JA016305
46. Garmash KP, Leus SG, Chernogor LF. Radiophysical effects of the January 4, 2011 solar eclipse as observed in the parameters of obliquely propagating HF signals. Radio Physics and Radio Astronomy. 2011;2(4):325-337. https://doi.org/10.1615/RadioPhysicsRadioAstronomy.v2.i4.50
47. Domnin IF, Yemel’yanov LYa, Chernogor LF. The Dynamics of Ionosphere Plasma over Kharkiv during the Solar Eclipse of January 4, 2011. Radio Physics and Radio Astronomy. 2012;17(2):132-145.
48. Chernogor LF. Dynamic processes in the near-ground atmosphere during the solar eclipse of August 1, 2008. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2011;47(1):77-86. https://doi.org/10.1134/S000143381101004X
49. Chernogor LF. Effects of solar eclipses in the ionosphere: doppler sounding results: 1. Experimental data. Geomagnetism and Aeronomy. 2012;52(6):768-778. https://doi.org/10.1134/S0016793212050039
50. Chernogor LF. Effects of solar eclipses in the ionosphere: doppler sounding results: 2. Spectral analysis. Geomagnetism and Aeronomy. 2012;52(6):779-792. https://doi.org/10.1134/S0016793212050040
51. Burmaka VP, Chernogor LF. Solar Eclipse of August 1, 2008, above Kharkov: 2. Observation Results of Wave Disturbances in the Ionosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2013;53(4):479-491. https://doi.org/10.1134/S001679321304004X
52. Chernogor LF. Physical processes in the middle ionosphere accompanying the solar eclipse of January 4, 2011, in Kharkov. Geomagnetism and Aeronomy. 2013;53(1):19-31. https://doi.org/10.1134/S0016793213010052
53. Domnin IF, Yemel’yanov LYa, Kotov DV, Lyashenko MV, Chernogor LF. Solar Eclipse of August 1, 2008, above Kharkov: 1. Results of Incoherent Scatter Observations. Geomagnetism and Aeronomy. 2013;53(1):113-123. https://doi.org/10.1134/S0016793213010076
54. Lyashenko MV, Chernogor LF. Solar eclipse of August 1, 2008, over Kharkov: 3. Calculation Results and discussion. Geomagnetism and Aeronomy. 2013;53(3):367-376. https://doi.org/10.1134/S0016793213020096
55. Chernogor LF, Grigorenko YeI, Lyashenko MV. Effects in geospace during partial solar eclipses over Kharkiv. International Journal of Remote Sensing. 2014;32(11):3219-3229. https://doi.org/10.1080/01431161.2010.541509
56. Domnin IF, Emelyanov LY, Lyashenko MV, Chernogor LF. Partial solar eclipse of January 4, 2011 above Kharkiv: Observation and simulations results. Geomagnetism and Aeronomy. 2014;54(5):583-592. https://doi.org/10.1134/S0016793214040112
57. Chernogor LF, Barabash VV. The Effects of Solar Eclipse of March 20, 2015 over Ionosphere of Europe: Ionosonde Observations. Radiophysics and Radio Astronomy. 2015;20(4):311-331. (In Russian). https://doi.org/10.15407/rpra20.04.311
58. Chernogor LF. Propagating waves and processes associated with the March 20, 2015 solar eclipse in the ionosphere over Europe. Kinematics and physics of celestial bodies. 2016;32(4):60-72. (In Russian). http://kfnt.mao.kiev.ua/en/archive/2016/4/5
59. Chernogor LF. Physical effects of solar eclipses in atmosphere and geospace: Monograph. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv National University; 2013. 480 с. (In Russian).
60. Chernogor LF. Physics of the Earth, atmosphere and geocosmos in the light of the systemic paradigm. Radiophysics and Radio Astronomy. 2003;8(1):59-106. (In Russian).
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/797/435
61. Chernogor LF. Earth–Atmosphere–Ionosphere–Magnetosphere as Opened Dynamic Nonlinear Physical System. 1. Nelinejnyj mir. 2006;4(12):655–697. (In Russian).
62. Chernogor LF. Earth–Atmosphere–Ionosphere–Magnetosphere as Opened Dynamic Nonlinear Physical System. 2. Nelinejnyj mir. 2007;5(4):198–231. (In Russian).
63. Chernogor LF, Rozumenko VТ. Earth – Atmosphere – Geospace as an Open Nonlinear Dynamical System. Radio Phys. Radio Astron. 2008;13(2):120-137. http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/563/134
64. Chernogor LF. The Earth–atmosphere–geospace system: main properties and processes. International Journal of Remote Sensing. 2011;32(11):3199-3218. https://doi.org/10.1080/01431161.2010.541510
65. Chernogor LF. Thermal effect of the 10 June 2021 Annular Solar Eclipse in the Atmospheric Surface Layer. Kinemat. Phys. Celest. Bodies. 2021;37(6):34-48. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/kfnt2021.06.003
66. Chernogor LF. Convection Effect in the Atmospheric Surface Layer in the Course of Solar Eclipses of 20 March 2015 and 10 June 2021. Kinemat. Phys. Celest. Bodies. 2021;37(6):19-33. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/kfnt2021.06.003
67. Chernogor LF. Geomagnetic effect of the solar eclipse on June 10, 2021. Kinemat. Phys. Celest. Bodies. 2021. (In press).
68. Chernogor LF, Holub МYu, Luo Y, Tsymbal АМ, Shevelev MB. Variations in the Geomagnetic Field That Accompanied the 10 June 2021 Solar Eclipse. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series “Radio Physics and Electronics”. 2021;34:63-78. https://doi.org/10.26565/2311-0872-2021-34-07 (In Ukrainian).
69. Chernogor LF, Garmash KP. Ionospheric Processes During the 10 June 2021 Partial Solar Eclipse at Kharkiv. Kinemat. Phys. Celest. Bodies. 2021. (In press).
70. Chernogor LF, Garmash KP, Zhdanko YH, Leus SG, Luo Y. Features of ionospheric effects from the partial solar eclipse over the city of Kharkiv on 10 June 2021. Radio Phys. Radio Astron. 2021;26(4). (In Ukrainian). (In press).
71. Chernogor LF. Advanced methods of spectral analysis of quasiperiodic wave-like processes in the ionosphere: specific features and experimental results. Geomagnetism and Aeronomy. 2008;48(5):652–673. https://doi.org/10.1134/S0016793208050101
72. Chernogor LF, Domnin IF. Physics of geospace storms: Monograph. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv National University, Institute of Ionosphere NAS and MES of Ukraine; 2014. 408 p. (In Russian).
73. Chernogor LF. Physics of Geospace Storms. Space Science and Technology. 2021;27(1(128)):3-77. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/knit2021.01.003
74. Bryunelli BE, Namgaladze AA. Fizika ionosfery (Ionospheric Physics). Moscow: Nauka, 1988. 528 p.
75. Schunk RW, Nagy A. Ionospheres: physics, plasma physics, and chemistry. Cambridge University Press; 2000. 554 p.
76. Chernogor LF. Fizika moshchnogo radioizlucheniya v geokosmose (Physics of High-Power Radio Emission in Geospace): Monograph. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv National University; 2015. 544 p.
Опубліковано
2021-12-29
Цитовано
Як цитувати
Чорногор, Л. Ф., Милованова, Л. І., Милованов, Ю. Б., Цимбал, А. М., & Luo, Y. (2021). Ефекти сонячного затемнення 10 червня 2021 р. В іоносфері над Харковом: результати вертикального зондування. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Радіофізика та електроніка», (35), 60-78. https://doi.org/10.26565/2311-0872-2021-35-06
Номер
№ 35 (2021): Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Радіофізика та електроніка»
Розділ
Оригінальна стаття