Нижегородские ученые нашли способ повысить точность мониторинга нижней ионосферы
Ученые Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ) ННГУ имени Н. И. Лобачевского разработали новый способ определения концентрации электронов в Е-слое ионосферы Земли. Это один из основных параметров, определяющих процесс распространения радиоволн. Сведения об электронной концентрации позволяют прогнозировать условия распространения радиоволн, анализировать эффекты воздействия мощного радиоизлучения на ионосферу Земли и изучать ее характеристики в динамике.
Исследования проходили при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда. Новый способ определения концентрации электронов реализован на нагревном стенде СУРА — многофункциональном комплексе для исследования околоземного и космического пространства. Объект входит в число уникальных научных установок Российской Федерации.
Нагревный стенд, состоящий из трех коротковолновых передатчиков и фазированной антенной решетки из 144 элементов, излучает в зенит мощные радиоволны. Под их воздействием в ионосфере в интервале высот от 50-60 до 250-350 километров образуются искусственные периодические неоднородности (ИПН) ионосферной плазмы, то есть неоднородности температуры и концентрации электронов.
Ученые предложили новую формулу, которая определяет электронную концентрацию по измерениям характеристик радиоволн, рассеянных этими неоднородностями в ионосферной плазме. Разработка позволяет определить концентрацию электронов в области 90-130 километров, так называемом, E-слое ионосферы. Эта область высот наименее доступна для других методов.
Один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник отдела распространения радиоволн и дистанционного зондирования Наталия Бахметьева поясняет: «Разработанный нами способ дает высокую точность измерений и высотно-временное разрешение. Погрешность определения электронной концентрации составляет не более 5-10 процентов, а например, погрешность широко используемых при анализе распространения радиоволн моделей ионосферы может достигать 30 процентов.
Временное разрешение способа составляет 10-15 секунд, разрешение по высоте порядка одного километра. Это означает, что каждые 10-15 секунд мы получаем высотный профиль электронной концентрации с шагом по высоте один километр. Это очень хорошие показатели».
В отличие от верхних слоев ионосферы, нижние слои – в интервале высот 50-150 километров – не так подробно исследованы. Сегодня изучение этой части атмосферы — одна из главных задач физики ионосферы и космической плазмы. Это переходная область, где происходит взаимодействие термосферы, которая регулируется солнечной активностью, и тропосферы, формирующей погоду и климат. Движения нейтрального газа на этих высотах могут искажать траектории ракет. Здесь происходит сильное торможение космических аппаратов, которые, в свою очередь, также возмущают естественное состояние ионосферы.
Ученые Университета Лобачевского получили патент на изобретение «Способ определения высотного профиля электронной концентрации» в 2021 году. Эта разработка продолжает цикл проектов НИРФИ ННГУ по определению параметров ионосферной плазмы с помощью искусственных периодических неоднородностей (ИПН), создаваемых мощным радиоизлучением стенда СУРА. Нижегородские ученые открыли это физическое явление в конце 1970-х годов.
С тех пор исследования с использованием ИПН продолжают развиваться. В числе проектов последних лет: исследования атмосферной турбулентности в области высот 60-90 километров; разработка способа исследования ионного состава в спорадическом слое E – слое с повышенной электронной концентрацией, способ исследования диффузионных явлений в нижней ионосфере и другие. Эти исследования тоже имеют патенты.
В 2014 и 2018 годах сотрудники НИРФИ и радиофизического факультета выполнили исследования ионосферы методом создания искусственных периодических неоднородностей на нагревном стенде HAARP (США) и в радиообсерватории Аресибо (Пуэрто-Рико).
Напомним, что стенд СУРА – единственный в мире исследовательский центр по изучению взаимодействия мощных радиоволн с ионосферной и околоземной плазмой, расположенный в средних широтах. В 2020 году при поддержке Минобрнауки стартовал проект по модернизации установки. Модернизация будет способствовать безаварийной работе нагревного стенда СУРА со стабильными параметрами излучения мощных радиоволн, а также комплексному применению разработанных способов мониторинга ионосферы.
Telegram 
Дзен 
VK Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно