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 Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
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