Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Радарные исследования анизотропных мелкомасштабных неоднородностей полярной ионосферы

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Радарные исследования анизотропных мелкомасштабных неоднородностей полярной ионосферы"

(Российская сЛкадвмня Наук

ИНСТИТУТ ЗЕМНОГО МАГНЕТИЗМА, ИОНОСФЕРЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

: од

На правах рукописи

)■< ■■■; п,5 .

УДК 550.383.385.388 ~

Свердлов Юрий Львович О 9 ^Л

РАДАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МЕЛКОМАСШТАБНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПОЛЯРНОЙ ИОНОСФЕРЫ

04.00.22 - геофизика

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени доктора фняико-математических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Полярном геофизическом институте КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИИ НАУК

Официальные оппоненты:

доктор фишко мак-магических наук, профессор Кравцов Ю.А.

доктор физико-математических иаук, профессор Каииннн Ю К.

доктор физико-математических наук, профессор Фелъдштейн Я. II

Ведущая организация:

Научно-исследовательский радиофизический институт (НИРФИ)

До у

Защита состоится " 1995 г.

в 10 час. О О мин. на заседании диссертационного совета Д.002.83.01 в Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН - 142092, г.Троицк Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться вДиблиоюке 1ГЗМИРАН Автореферат разослан •¿Я* I" 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат.наук

Коломийцев О.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена комплексному исследованию специфического для полярной ионосферы геофизического явления -возникновения 8 ней анизотропных мелкомасштабных неоднородностей, получивших название "авроральных" или "радиоавроры".

Актуальность этих исследований определяется несколькими факторами.

Во-первых, анизотропные мелкомасштабные неоднородности, ориентированные по. силовым линиям магнитного поля Земли, интенсивно рассеивают радиоволны УКВ диапазона в заднюю полусферу и тем самым нарушают работу радиолокационных средств, дислоцированных в полярных районах. Разработка методов борьбы с этой естественной помехой требует детального исследования. ~ рассеивающих свойств авроральных неоднородностей,^ определения районов, где они возникают . наиболее часто, ' и построения общей картины распределения авроральной помехи на земном шаре.

Во-вторых, авроральные неоднородности, возникающие в полярной ионосфере во время магнитосферной суббури, являются одним то . геофизических эффектов аврорального комплекса (радиоаврора), и их изучение дает столь же ценную информацию о процессах в ионосфере и магнитосфере, как изучение полярных сияний, магнитных возмущений и т.д.

В-треггьих, анизотропные неоднородности электронной концентрации возникают в ионосфере Земли, благодаря развитию в ней различного рода плазменных неусгойчивостей. Поэтому 'изучение механизмов возникновения этих неусгойчивостей является одним из способов исследования коллективных процессов в плазме, причем в ряде случаев с таким пространственным и временным разрешением, которое недоступно в лабораторных условиях.

В-четвертых, знание механизмов возникновения авроральных неоднородностей, открывает возможность применения радиолокационных методов для наземного измерения параметров возмущенной полярной ионосферы (измерение электрических полей, ионосферных токов, продольных токов и т.д.).

Цель исследований. Задача развития нового научного направления исследований была в свое время возложена на Полярный геофизический институт КФ АН СССР. В конце 1963 г. автору .данной диссертации было предложено создать в ПГИ специальную лабораторию с целью осуществить комплексное исследование нового геофизического явления, установить его общие

закономерности и на этой основе создать теоретическую модель образования в полярной ионосфере анизотропных мелкомасштабных неоднородносгей:

Для выполнения этой задачи в. лаборатории была разработана долговременная программа исследований, включающая в себя три основных раздела:

1. Экспериментальное и теоретическое изучение закономерностей ■ рассеяния радиоволн УКВ диапазона анизотропными неоднородносгями полярной ионосферы.

2. Построение общей картины частоты появления авроральных неоднородносгей в различных районах земного шара и исследование связи глобальных морфологических распределений радиоавроры с распределениями других геофизических явлений.

3. Создание теоретической модели образования в возмущенной полярной ионосфере авроральных неоднородносгей.

Научная новизна работы. Для реализации этой программы в лаборатории были разработаны и изготовлены сложные измерительные установки, создан радиофизический полигон в Лопарской, оснащенный современной радиолокационной техникой. Эпизодически развертывалась широкая сеть полуавтоматических радиолокационных станций на севере России ( в пунктах Ловозеро, Кончезеро, Воркута, Норильск, мыс Желания (Новая Земля), Боярская, Волдозеро, Эссойла, Кармасельга) и в Антарктиде (Мирный, Молодежная, Моусон, Дейвис). Следует подчеркнуть, что создание такого крупного научно-исследовательского комплекса было бы невозможно без помощи дирекции ПГИ, руководства КФ АН СССР, отдела общей физики АН, Орготдела Президиума АН, Секции прикладных проблем АН и Научного совета по проблеме "Распространение радиоволн". Важным этапом в реализации программы была постановка первой в Советском.Союзе большой комплексной работы по исследованию авроральных радиотражений. Эта работа выполнялась под руководством автора диссертации и объединяла все научные учреждения, занимающиеся изучением данной проблемы (ПГИ, РТИ, ИКФИА, НИИ 2 и др.). Целью этой работы было, в основном, решение первой из перечисленных выше задач - исследование радиофизических характеристик рассеянного сигнала для разработки методики борьбы с авроральной помехой радарам, дислоцированным в полярных районах. Затем лабораторией был выполнен еще ряд комплексных работ по этой же тематике. Часть из них была посвящена исследованию рассеяния радиоволны УКВ диапозона под утлом к вектору падающей волны. С целью изучения возможности создания исскуственной радиоавроры, лаборатория принимала активное участие в экспериментах "Зарница", "Зарница-

2", советско-французском эксперименте "Араке" и в эксперименте "Хибины М". Перечисленная серия работ позволила ликвидировать значительное отставание Советского Союза в области исследования рассеивающих свойств авроральных неоднородностей, а по ряду разделов вывела эти исследования на передовые рубежи.

Что касается второго и третьего разделов программы (построение глобальных распределений и создание теоретической модели авроральных неоднородностей), то оказалось, что для их реализации необходимо преодолеть ряд принципиальных затруднений, роль которых первоначально недооценивалась.

Первое из них связано с тем, что для построения глобальных распределений радиоавроры необходима единая глобальная сеть радиолокационных станций, а ее создание по ряду причин было невозможно. Поэтому возможность решения этой задачи зависила от того, удастся ли найти какой-то другой способ, позволяющий строить глобальные распределения по данным не глобальной, а региональной цепочки,станций.

Второе затруднение связано со специфическим для радиоавроры ракурсным эффектом. Он приводит к тому, что радиолокатор регистрирует не все случаи появления авроральных неоднородностей. Чем хуже ракурсные условия станции, тем реже она регистрирует отражения. Поэтому по данным о частоте регистрации отражений трудно, а иногда и невозможно, определить истинную частоту появления авроральных неоднородностей. Для построения глобальной картины частоты появления авроральных неоднородностей необходим какой-то способ, позволяющий исключать из статистического массива радиолокационных данных искажающее влияние ракурсного эффекта.

Третья трудность связана с созданием теоретической модели .образования авроральных неоднородностей. В 1963 году. т.е. тогда, когда в ПГИ только создавалась лаборатория радиолокации, уже существовала линейная теория, устанавливающая связь авроральных неоднородностей с развитием в ионосфере Фарлей-Бунемановской (Ф-Б) неустойчивости. Но линейная теория описывает лишь начальный этап образования неоднородности и ничего не говорит о его конечной (нелинейной) стадии. Между тем, для расчета радиофизических характеристик рассеянного сигнала требуется полная модель авроральных неоднородностей, включающая в себя как линейный, так и нелинейные этапы. Многолетние усилия советских и зарубежных теоретиков в области создания нелинейной теории не привели к ощутимым результатам. Поэтому третий пункт программы был скорректирован и заменен более простой задачей создания полуэмпирическсй модели авроральных неоднородностей, правильно отображающей основные свойства рассеянного сигнала.

Преодоление указанных выше трех принципиальных затруднений потребовало гораздо больших усилий и времени, чем предполагалось вначале. Тем не менее, они были преодолены и данная диссертация подводит итог многолетних исследований лаборатории, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора.

Новизна диссертационной работы состоит в том, что:

1. Комплексное исследование радиоавроры, как самостоятельного физического явления, выполнено в Советском Союзе впервые, а ряд полученных при этом результатов принадлежит к разряду новых, неизвестных ранее в мировой практике.

2. Отсутствие глобальной сети радиолокационных станций не позволяло строить глобальные распределения радиоавроры традиционным способом и эти распределения раньше в геофизике были неизвестны. Разработанный в диссертации способ их построения по данным региональной цепочки станций позволил впервые получить конфигурацию зоны появления авроральных неоднородностей на земном шаре.

3. Присущий радиоавроре ракурсный эффект не позволял определять частоту появления авроральных неоднородностей по частоте регистрации радиотражений. Разработанный в диссертации способ определения вероятности по положению границы пояса существования геофизического эффекта позволил .преодолеть эту трудность и впервые получить глобальную пространственно-временную картину вероятности появления авроральных неоднородностей.

4. Предложенная в диссертации нелинейная полуэмпирическая модель авроральных неоднородностей позволила впервые рассчитать все основные характеристики. авроральных радиотражений и провести их сопоставление с экспериментом.

5. Сопоставление показало, что некоторые из экспериментально наблюдаемых закономерностей, например, доплеровские спектры, невозможно объяснить в рамках традиционной модели ламинарного ионосферного тока. Разработанная в диссертации более общая полуэмпирическая модель с учетом турбулентности ионосферного тока позволила впервые рассчитать все типы доплеровских спектров авроральных радиотражений.

6. Знание аналитического выражения для доплеровского спектра авроральных радиотражений позволило предложить методику наземного радарного измерения параметров возмущенной полярной ионосферы по форме доплеровского спектра.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные в диссертации радиофизические характеристики сигнала используются разработчиками при проектировании различных радиотехнических систем, функционирующих в полярных районах. Этим же целям служат морфологические распределения радиоавроры, позволяющие прогнозировать появление авроральной помехи в различных районах земного шара. Во-вторых, созданная полуэмпирическая модель авроральных неоднородностей, дающая возможность рассчитывать доплеровские спектры рассеянного сигнала, открывает широкие возможности в области создания нового класса радарных измерительных установок для оперативного наземного измерения электрических полей и других параметров возмущенной полярной ионосферы.

Апробация результатов осуществлялась тем, что большинство из выполненых работ принимались специальными

межведомственными комиссиями. Кроме того, по материалам, полученным в процессе выполнения этих работ, защищены четыре кандидатских и одна докторская диссертация. Результаты работ докладывались на XY Генеральной ассамблее МАГА ( Москва, 1971 ) , на X Всесоюзной конференции по распространению радиоволн ( Иркутск, 1972), на международном симпозиуме КАПГ по солнечно-земной физике ( Москва, 1974 ), на Международном совещании "Геомагнитный меридиан" (Ленинград, 1976), на Международном симпозиуме КАПГ по солнечно -земной физике ( Тбилиси, 1976 ), на Всесоюзном совещании по физике reo магнитосферы ( Иркутск, 1977 ), на Ассамблее МАГА в Киото ( 1973 ) и Сиетле ( 1977 ), на Всесоюзных семинарах "Физика радиоавроры и авроральная суббуря" ( Мурманск,1980,1983 ) и на .объединенных семинарах ПГИ-ЛГУ ( 1983-1992).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 66 работ, включая монографию и два тематических сборника. Основные результаты диссертации, изложенные в этих работах, подучены лично автором. К ним относится разработка теории канонической системы координат и способа ее построения, разработка метода исключения ракурсного эффекта из статистического массива данных, разработка метода построения глобальных статистических распределений, разработка полуэмпирической модели авроральных неоднородностей.

Часть работ выполнена автором совместно с сотрудниками лаборатории радиолокационных методов исследования полярной ионосферы и других лабораторий ПГИ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработан способ построения глобальных распределений радиоавроры по данным региональной цепочки станций и с его помощью впервые получена глобальная конфигурация пояса, в котором могут возникать авроральные неоднородности ( аналог овала полярных сияний).

2. Разработан способ корректировки искажающего влияния ракурсного эффекта и с его помощью впервые подучено глобальное распределение вероятности появления авроральных неоднородностей.

3. Предложена нелинейная полуэмпирическая модель авроральных неоднородностей, впервые позволившая рассчитать все основные характеристики рассеянного сигнала.

4. На ее основе разработана методика наземного определения электрических полей в ионосфере по форме доплеровских спектров авроральных радиотражений.

Предметом защиты являются результаты теоретических и экспериментальных исследований анизотропных неоднородностей полярной ионосферы, выполненных в ПГИ в лаборатории радиолокационных методов исследования под руководством и непосредственном участии автора диссертации.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и библиографии, содержит 205 страниц текста, 105 рисунков и 347 наименований отечественной и зарубежной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении кратко излагается история постановки задачи, обсуждается ее актуальность и перспективность, дается перечень научных результатов, выносимых на защиту, отмечается новизна исследований и их практическая значимость.

Первая глава посвящена краткому обзору морфологических исследований радиоавроры. В ней обсуждаются результаты, полученные отечественными и зарубежными' авторами, производится их анализ и сопоставление с морфологическими результатами других геофизических явлений. Для большинства геофизических явлений аврорального комплекса, морфологические исследования завершаются построением целой серии глобальных распределений, таких как спиральные зависимости, экваториальная граница, изолинии среднесуточной вероятности, пояс существования эффекта и глобальное распределение вероятности

его появления. Для радиоавроры наивысшим достижением в этой области было построение простейшей глобальной характеристики -спиральных распределений. Остальные глобальные распределения до сих пор были неизвестны. Анализ показал, что невозможность построения глобальных распределений радиоавроры была обусловлена двумя причинами: отсутствием глобальной сети радиолокационных станций и искажающим влиянием ракурсного эффекта. Поэтому прогресс в области морфологических исследований радиоавроры возможен лишь в том случае, если удастся разработать какой-то способ, позволяющий строить глобальные распределения по данным единственной региональной цепочки станций, и найти способ, позволяющий исключать влияние ракурсного эффекта из статистического массива радиолокационных данных. Решению этих задач и посвящены две следующие главы диссертации.

Во второй главе разрабатывается способ построения глобальных статистических распределений геофизического эффекта с помощью региональной цепочки станций. В ней показано, что такое построений возможно лишь в том случае, когда на земном шаре существует особая система координат;- в которой суточное вращение глобальных статистических распределений равномерно. В геофизике принято считать, что хорошим приближением к такой системе координат является система исправленных геомагнитных координат Хултквиста. Проверка показывает, однако, что суточное вращение реальных распределений в этой системе координат заметно отличается от равномерного. Причина этого кроется в том, что при построении системы координат Хултквиста не учитывается сильное искажение плоскости геомагнитного экватора солнечным ветром. Предложен способ учета этого искажения и на этой основе . рассчитана новая система координат, названная канонической. Особенность канонической системы координат состоит в том, что ее широтные и долготные изолинии меняются в зависимости от сезона года. В периоды равноденствия они почти точно совпадают с изолиниями Хултквиста, а для зимнего и летнего солнцестояния различие достигает ±2°. Если система координат инвариантна, то траектории движения полуденной (полуночной) точки овала сияний и конфигурация изохазм должны совпадать с ее широтными изолиниями. Поэтому из того, что широтные изолинии канонической системы координат меняются в зависимости от сезона года, следует что должна существовать такая же сезонная зависимость конфигурации изохазм и траекторий движения точек овала сияний. В диссертации осуществлена экспериментальная проверка этого вывода. Она показала, что конфигурации экспериментальных изохазм и траекторий движения точек овала,

построенных по результатам зимних наблюдений, хорошо совпадают с зимними широтными изолиниями канонической системы координат, (погрешность -0.3° ), тогда как в системе координат Хултквиста, соответствующей периодам равноденствия, различие достигает ~2°. С этих позиций легко объясняются результаты известной дисскуссии между Хултквистом и Стеггом об истинной конфигурации изохазм. Хултквисг сопоставил широтные изолинии своей - системы координат с экспериментальными изохазмами Вестина и обнаружил, что в районе Северной Америки между ними существует значительное расхождение. Изохазмы для этого района были так же построены Гартлейном. Они отличались от изохазм Вестина и хорошо совпадали с широтными изолиниями Хултвиста. Поэтому Хултквисг предположил, что изохазмы Гартлейна более точно отображают истинную ситуацию. Стегг отстаивал иную точку зрения. Дискуссия эта не была завершена и вопрос об истинной конфигурации изохазм остался открытым. В диссертации показано, что в действительности точность построения изохазм Гартлейна и Вестина одинакова, а различие между ними обусловленно тем, что они строились по совершенно различным данным. Вестин строил свои изохазмы по материалам зимних наблюдений, а Гартлейн использовал материалы круглогодичных наблюдений ( в Северной Америке сияния наблюдаются и в летний период). Усреднив результаты наблюдений за год, Гартлейн получил изохазмы, соответствующие периоду равноденствия. Поэтому они хорошо совпали с широтными изолиниями Хулквисга. Соответственно, изохазмы Вестина хорошо совпадают с зимними изолиниями канонической системы координат. Помимо полярных сияний, инвариантность канонической системы координат проиллюстрирована на примере экспериментальных кривых вероятности появления аномальной ионизации.

Наличие новой системы координат, в которой статистические распределения геофизических явлений аврорального комплекса вращаются практически равномерно, позволяет осуществить построение глобальных морфологических распределений радиоавроры по данным единственной меридиональной цепочки станций.

В третьей главе рассматривается способ, позволяющий преодолеть вторую из упомянутых выше трудностей,- исключить искажающее влияние ракурсного эффекта из статистического массива радиолокационных данных. Наличие ракурсного эффекта приводит к тому, что РЛС регистрирует не все случаи появления авроральных неоднородностей. Чем хуже ракурсные условия станции, тем реже она регистрирует отражения. Поэтому по данным о регистрации отражений на станциях с плохими ракурсными

условиями нельзя определить какова истинная частота появления авроральных неоднородностей. Но эту вероятность можно определить косвенным образом по известной границе пояса их существования. Если все данные о регистрации отражений в фиксированный интервал местного времени нанести на планшет: инвариантная широта - уровень возмущенности, то они заполнят ограниченную область с довольно четкими границами. Анализ показывает, что при некоторых предположениях граница этой области связана с вероятностью появления геофизического эффекта простым соотношением. Проверка правильности этой идеи осуществлена по данным о регистрации полярных сияний. Для них известно положение границы области существования при различных уровнях возмущенности (овал сияний) и непосредственно измеренная вероятность их появления в зените. Расчет вероятности по границе овала приводит к результатам близким к непосредственно измеренным. Для авроральных неоднородностей аналогичная проверка осуществлена по экспериментальным данным, полученным на станции с хорошими ракурсными условиями.

В четвертой главе используются методы, разработанные в предыдущих главах (каноническая система координат и расчет вероятности появления авроральных неоднородностей по границе пояса). Глава начинается с описания сети радиолокационных станций ПГИ и методики обработки . полученных экспериментальных данных. Затем по этим данным строится пояс радиоавроры (аналог овала сияний), рассчитывается глобальное распределение вероятности появления авроральных неоднородностей, изолинии среднесуточной вероятности (аналог изохазм) и другие глобальные характеристики. Построением .комплекса глобальных характеристик и завершается цихл морфологических исследований радиоавроры. Их уровень теперь соответствует современному уровню морфологических исследований других геофизических явлений. В качестве примеров практического применения полученных результатов рассматривается связь .морфологических распределений радиоавроры с аналогичными распределениями полярных сияний, продольных и ионосферных токов. Уточняется и корректируется ряд выводов, полученных ранее на основе сопоставления глобальных распределений этих геофизических явлений с простейшим спиральным распределением радиоавроры. Первый вывод, вытекающий из этого сопоставления, состоит в том, что радиоаврора и полярные сияния - это два различных геофизических явления, хотя оба они порождаются одной и той же "физической причиной - вторжением в полярную ионосферу потоков низкоэнергичных заряженных частиц. Разница между ними

обусловлена тем, что полярные сияния и радиоаврора отображают различные стороны взаимодействия вторгающегося потока с верхней атмосферой Земли (свечение, ионизация, градиенты концентрации, плазменная неустойчивость и т.д.). Второй вывод касается пространственно-временной связи, существующей между полярными сияниями и радиоавророй. Она проявляется в том, что один из типов радиоавроры (В3) как бы окантовывает дуги сияний, причем эта окантовка односторонняя. Вечерние дуги окантовываются с экваториальной стороны, а утренние - с приполюсной. Для другого типа отражений (В1) окантовка отсутствует. В диссертации предложена гипотеза, объясняющая этот эффект. Она основана на результатах сопоставлений глобальных распределений, радиоавроры с глобальным распределением продольных токов. Сопоставление показывает, что зона существования радиоавроры типа В3 совпадает с зоной втекающих продольных токов, а тип В1 перекрывает зоны втекающих и вытекающих токов. Непосредственная проверка этой гипотезы была осуществлена в процессе совместного советско-шведского эксперимента. В нем сопоставлялись данные о продольных токах, регистрируемых спутником Триад, с данными одновременной регистрации отражений типа В3 на цепочке РЛС. Из переданных нам шведской стороной 36 пролетов спутника, 8 оказались близкими к району наблюдения цепочкой РЛС и для них положение втекающего продольного тока оказалось близким к области регистрации В3.

Пятая глава посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию рассеивающих свойств авроральных неоднородностей. Эти исследования, помимо их очевидной ценности для прикладных задач, важны так же и с научной точки зрения, т.к. они на сегодняшний день являются основным и, по-существу, единственным источником информации о структуре и параметрах авроральных неоднородностей. Глава начинается с обсуждения постановки задачи, обоснования возможности применения борновского приближения и условий, при которых возможно экспериментальное измерение поперечника рассеяния единичного объема. Затем анализируются результаты экспериментального измерения шести основных характеристик поперечника: абсолютной величины и ее зависимости от дрейфовой скорости, пространственного спектра, индикатрисы рассеяния в вертикальной плоскости, индикатрисы рассеяния в азимутальной плоскости и доплеровского спектра рассеянного сигнала. Поскольку экспериментальные характеристики должны затем сопоставляться с теоретическими, рассчитанными на основе полуэмпирической модели авроральных неоднородностей, особое внимание уделено степени достоверности экспериментальных данных. Анализ

показывает, что не все экспериментально измеренные характеристики правильно отображают реальные свойства авроральных неоднородностей. Например, экспериментальное измерение индикатрисы обратного рассеяния приводит к результату явно противоречащему обычным физическим представлениям: ширина индикатрисы получается независящей от частоты радара, тогда как, в соответствии с теорией, она должна быть обратно пропорциональной частоте радара. В диссертации показано, что причина этого противоречия кроется в ошибочной интерпретации результатов эксперимента. В эксперименте непосредственно измеряется только зависимость интенсивности рассеянного сигнала от наклонной дальности. Эта зависимость интерпретируется затем с позиций простейшей модели весьма тонкого (~1 км) рассеивающего слоя и широкой индикатрисы. Между тем реальная ситуация здесь обратная: рассеивающий слой по результатам ракетных измерений толстый ( ~30 км ), а индикатриса по нашим измерениям весьма узкая. Если проанализировать задачу с этих позиций то окажется, что в данном эксперименте производится измерение не индикатрисы рассеяния, а совсём другой характеристики - распределения числа неоднородностей по высоте. Это распределение не зависит от частоты радара. Поэтому его форма оказывается одинаковой на всех частотах от 30 до. 3000 МГц. Аналогичная ситуация и с экспериментальным измерением индикатрисы рассеяния в азимутальной плоскости. Поэтому из шести основных характеристик поперечника рассеяния единичного объема на сегодняшний день экспериментально измерено только четыре: абсолютная величина и ее зависимость от дрейфовой скорости, пространственный спектр и доплеровский спектр. Эти характеристики и используются в дальнейшем для сопоставления с ■теоретическими характеристиками, рассчитанными на основе полуэмпирической модели.

Шестая глава диссертации посвящена решению третьей из основных задач программы - попытке разработать непротиворечивую полуэмпирическую модель авроральных неоднородностей. Конечная цель этой разработки состоит в том, чтобы получить с ее помощью выражение для поперечника рассеяния единичного объема. Из общей теории слабого рассеяния следует, что для расчета поперечника рассеяния единичного объема нужно знать пространственный спектр авроральных неоднородностей. Этот спектр рассчитывается с помощью корреляционной функции, а для ее расчета требуется знание модели авроральных неоднородностей. Но теоретический расчет процесса образования авроральных неоднородностей - весьма сложная "задача, строгое решение которой пока невозможно. Поэтому на

современном этапе основные усилия исследователей направлены на поиски ее приближенного решения. Из описанной выше процедуры расчета поперечника рассеяния • видно, что получить его приближенное выражение можно тремя различными способами. В первом из них сразу оперируют с конечным результатом преобразования- пространственным спектром неоднородности, выбирая его таким образом, чтобы приближенное выражение для поперечника правильно отображало основные экспериментальные закономерности. Этот путь реализован в диссертации Успенского. Во-втором , исходя из ряда физических соображений, выбирают вид корреляционной функции процесса, рассчитывают с ее помощью пространственный спектр и полученное таким способом выражение для поперечника сравнивают с экспериментом (Букер). Третий путь, рассмотрению которого посвящена данная глава, базируется на попытке получить приближенное выражение, описывающее процесс образования авроральных неоднородностей. Если такое выражение каким-то образом получено, то, рассчитав с его помощью корреляционную функцию и пространственный спектр, можно получить приближенное выражение для поперечника рассеяния единичного объема, Сопоставив его свойства с экспериментом можно установить насколько удачным или неудачным оказался выбор приближенной модели авроральных неоднородностей. Возможность реализации этого пути базируется на том, что в настоящее время известна линейная теория Фарлей-Бунемановской неустойчивости, описывающая начальную стадию процесса образования авроральных неоднородностей. Речь, таким образом, идет о том, чтобы дополнить это описание заключительной нелинейной стадией процесса.

В принципе, заключительная стадия может протекать по одному из двух возможных сценариев: процесс может завершиться либо стабилизацией неоднородности, т.е. образованием какой-то структуры, независящей от времени, либо исчезновением неоднородности. Анализ показывает, что первый из этих сценариев должен приводить к непрерывному росту числа неоднородностей в объеме, т.е. к результату, противоречащему эксперименту. Поэтому в диссертации за основу взят второй сценарий. Впервые этот сценарий был использован в работе Сент-Мориса и Шлегеля, причем авторы предполагали, что основное время процесса формирования неоднородности приходится на его линейную стадию, а нелинейная стадия, приводящая к исчезновению неоднородности, протекает весьма быстро. Руководствуясь этой идеей, мы заменили описание нелинейной стадии процесса скачкообразным обращением неоднородности в нуль и получили в результате простую идеализированную нелинейную модель авроральной неоднородности.

С помощью этой модели впервые удалось рассчитать поперечник рассеяния единичного объема и сопоставить его свойства с четырьмя основными свойствами поперечника, известными из эксперимента. Сопоставление показало, что два из них - абсолютная величина поперечника и его пространственный спектр - близки к экспериментальным. Но два других свойства -зависимость интенсивности отражений от дрейфовой скорости и форма доплеровского спектра - кардинально отличаются от экспериментальных. Например, теоретическая зависимость-интенсивности отражений от величины дрейфовой скорости Уо обращается в нуль, если дрейфовая скорость равна или меньше ионозвуковой Ув, тогда как реальные отражения регистрируются при весьма малых дрейфовых скоростях Уо/Ув«1. Теоретический доплеровский спектр имеет лоренцеву форму и ■ очень малую ширину, а реальные спектры весьма широкие, ассимегричные и имеют различные формы, вплоть до двугорбых.

Анализ Показывает, что причина этого различия кроется не в модели авроральных неоднородностей, а в исходном предположении о!характере ионосферного тока. Приведенные выше теоретические закономерности получены исходя из стандартного предположения о ламинарности ионосферного тока. Между тем, рядом авторов неоднократно указывалось на то, что реальный ток в ионосфере должен быть не ламинарным, а турбулентным. Учитывая это, нами была разработана более общая модель авроральных неоднородностей, основанная на концепции турбулентного тока. По современным представлениям ток в ионосфере становится турбулентным из-за развития в нем дрейфоградиентной неустойчивости. Численные расчеты этой неустойчивости, выполненные рядом зарубежных авторов, показали, что ее развитие • всегда сопровождается появлением сильных вихревых компонент скорости V, которые могут в несколько раз превышать регулярную компоненту У0. Учет этого эффекта, положенного нами в основу модифицированной модели авроральных неоднородностей, приводит к коренному изменению традиционных представлений о природе доплеровских спектров авроральных радиотражений.

Если ток в ионосфере ламинарный, то авроральные неоднородности движутся в нем с постоянной дрейфовой скоростью Удр = Уо. В этом случае доплеровский спектр рассеянного сигнала описывается выражением

Ф0(2к,У0,ш-2кУ0) = | В0(2к,У0,т)ехр(а>-2кУ0)тск

где В0- Фурье-преобразование по р автокорреляционной функции для неоднородностей п( гД):

В0( РА) = {п( г, 0 п(г+р, г-н-) >

О спектрах такого типа известно, что они имеют максимум при о>т=2к\го, всегда симметричны относительно (Ощ (из-за четности автокорреляционной функции В0(т)) , а их конкретная форма полностью определяется видом функции В0(т) ,т.е. зависит только от свойств самих авроральных неоднородносгей п( гД ). Реальные спектры, как уже отмечалось, обладают совершенно иными свойствами. В подавляющем большинстве случаев они широкие, ассиметричные, имеют самые разнообразные формы, вплоть до двугорбых, а частота их максимума сощ слабо зависит от регулярной дрейфовой скорости У0.

В турбулентной модели тока ситуация иная. Авроральные неоднородности в нем движутся со случайными дрейфовыми скоростями Удр = У0+У и доплеровский спектр рассеянного сигнала описывается выражением

Ф(2к,У0,ш)={ Ф0(2к,Удрш-2кУдр)\У(У,Уо)с1У, где W(V,V0) - функция распределения случайных дрейфовых скоростей. Доплеровский спектр Ф здесь образуется в результате суммирования отдельных спектров Ф0, смещенных на случайную величину со = 2кУдр, а функция W(V,Vo) выполняет роль весовой функции. Поскольку расчетная ширина спектра Ф0 значительно меньше ширины результирующего спектра Ф, то' формы индивидуальных спектров Ф0 здесь слабо влияют на форму Ф, и она в основном должна определяться свойствами функции W(V,V0). Это переводит задачу расчета доплеровских спектров радиоавроры в совсем иную плоскость. Главным теперь становится не расчет индивидуальных спектров Ф0, Зависящих от свойств авроральных неоднородносгей, а расчет функции распределения W(V,V0) случайных вихревых скоростей турбулентного тока. Эта функция, определенная нами по известным результатам численного расчета дрейфо-градиентной неустойчивости, имеет вид смещенного релеевского распределения. С её помощью впервые удалось рассчитать все основные типы экспериментально регистрируемых спектров. Более того, хорошее совпадение формы расчетных и экспериментальных спектров позволило разработать практическую методику наземного радарного измерения вектора дрейфовой скорости У0 по известной форме экспериментального спектра. Созданием простой полуэмпирической модели авроральных неоднородносгей завершается та комплексная программа исследований анизотропных неоднородносгей полярной ионосферы, которая в свое время была разработана в Полярном геофизическом институте. Но завершение этой программы следует рассматривать всего лишь как первый шаг на пути изучения этого сложного геофизического явления. Полученные в процессе ее

выполнения результаты позволяют лучше понять физику протекающих в возмущенной полярной ионосфере явлений и могут служить основой для разработки более общей программы целенаправленных экспериментальных и теоретических исследований анизотропных неоднородностей.

В заключении формулируются основные результаты, полученные в диссертации, и обсуждаются перспехтивы дальнейших исследований в этой области.

Проблема исследования авроральных неоднородностей, которой посвящена диссертационная работа, принадлежит к разряду комплексных проблем. Она содержит в себе геофизический, радиофизический и плазмофизический аспекты, хотя границы между ними в достаточной мере условны. Изучение радиофизических характеристик рассеянного сигнала невозможно без знания геофизической обстановки в зоне рассеяния и без понимания физики протекающих там процессов. В свою очередь, извлечение физической информации из рассеянного сигнала требует знания закономерностей рассеяния радиоволн авроральными неоднородностями. Поэтому в диссертации рассматриваются все три аспекта данной проблемы. Первый раздет в ней посвящен экспериментальному изучению локальных-закономерностей появления авроральных неоднородностей в различных геофизических условиях и исследованию возможности построения на этой основе глобальных морфологических распределений радиоавроры. Во втором разделе рассматриваются вопросы теоретического и экспериментального исследования закономерностей рассеяния радиоволн авроральными неоднородностями и обсуждаются условия, обеспечивающие возможность извлечения из этих данных физической информации о свойствах рассеивающей среды. Третий раздел посвящен проблеме создания теоретической модели образования в полярной ионосфере анизотропных мелкомасштабных неоднородностей.

Часть результатов, полученных по каждому из этих разделов, относятся к разряду новых, неизвестных ранее в мировой практике. Зги результаты кратко формулируются следующим образом.

1.В первом разделе к ним относится методика построения глобальных морфологических распределений радиоавроры. Отсутствие глобальной сети радиолокационных станций не позволяет строить их традиционным способом. Поэтому в геофизике эти распределения были неизвестны. В диссертации:

а) показано, что построение глобальных морфологических распределений возможно н без глобальной сети по данным единственной меридиональной цепочки станций, но лишь в том

случае, если на земном шаре существует особая (каноническая) система координат, в которой суточное вращение морфологических распределений равномерно;

б) разработана методика расчета такой системы координат и выполнено ее построение. Каноническая система координат отличается от известной системы исправленных геомагнитных координат Хултквисга тем, что ее широтные и долготные изолинии меняются в зависимости от сезона года;

в) эти изменения сравнительно невелики (~± 2°), но их наличие обозначает, что конфигурация реальных морфологических распределений также должна меняться в зависимости от сезона года;

г) экспериментальная проверка этого вывода показала, что конфигурация изохазм и траектории движения полуденной (полуночной) точки овала сияний действительно меняются в зависимости от сезона года, причем так, как это предсказывается теорией;

д) наличие канонической системы координат позволило впервые осуществить построение зоны появления на земном шаре авроральных неоднородностей (аналог овала сияний);

е) сопоставление этой зоны с овалом сияний позволило показать, что в действительности это два различных геофизических явления, хотя оба они порождаются одной и той же физической причиной - вторжением в верхнюю атмосферу потоков низкоэнергичных заряженных частиц;

ж) обнаружено, что конфигурация зоны авроральных неоднородностей хорошо совпадает не с овалом сияний, а с конфигурацией продольных токов, причем один тип радиоавроры (Вз) совпадает с зоной Втекающих токов, а второй (В}) перекрывает зоны втекающих и вытекающих токов;

з) непосредственная экспериментальная проверка, выполненная путем одновременного сопоставления данных пролета спутника Триад над зоной регистрации отражений цепочкой РЛС, подтвердила правильность этого вьюода;

и) это, в свою очередь, позволило предложить гипотезу, объясняющую почему радиотражения типа В3 окантовывают дуги сияний с экваториальной стороны в вечернем секторе и с приполюсной стороны в утреннем секторе.

2. Специфическая особенность радиоавроры - наличие у нее ракурсного эффекта, приводит к тому, что РЛС регистрирует не все случаи появления авроральных неоднородностей. Чем хуже ракурсные условия станции, тем реже она регистрирует отражения. Поэтому по данным о частоте регистрации отражений трудно, а

иногда и невозможно, определить частоту появления авроральных неоднородностей. В диссертации:

а) разработан способ, позволяющий определять частоту появления авроральных неоднородностей не по частоте регистрации отражений, а по границе зоны их регистрации. При определении границы зоны, частота регистрации несущественна;

б) пользуясь этим методом, впервые удалось получить глобальное распределение вероятности появления авроральных неоднородностей;

в) знание этого распределения дает возможность прогнозировать вероятность появления авроральной помехи для высокопотенциальных РЛС, дислоцированных в полярных районах.

3. Второй раздел диссертации посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям радиофизических

характеристик сигнала, рассеянного авроральными неоднородностями. Эти исследования, помимо их очевидной ценности й прикладном плане, важны также и с научной точки зрения , так как они на сегодняшний день являются основным и, по существу, единственным источником информации о структуре и параметрах авроральных неоднородностей. Знание этих параметров необходимо для понимания механизма образования авроральных неоднородностей в ионосферной плазме. Поэтому главное внимание в этом разделе уделено задаче извлечения физической информации из экспериментальных данных и оценке степени ее достоверности. К новым результатам здесь относятся:

а) критический анализ широко распространенной точки зрения, в соответствии с которой индикатриса обратного рассеяния авроральных неоднородностей обладает необычным свойством - ее ширина, вопреки теории, не зависит от частоты радара и остается постоянной во всем диапазоне частот от 30 до 3000 МГц;

б) показано, что этот вывод является следствием ошибочной интерпретации результатов экспериментального измерения индикатрисы. В этих экспериментах фактически измерялась не индикатриса, а другая характеристика рассеивающей среды -распределение числа неоднородностей по высоте, которое действительно не зависит от частоты радара;

в) на основании результатов проведенного анализа сделан важный для дальнейшего вывод о том, что на сегодняшний день нет экспериментальных данных об истинной ширине и форме индикатрисы рассеяния. Поэтому, при разработке теоретической модели авроральных неоднородностей, ее можно сопоставлять с

любыми экспериментальными данными, кроме данных о ширине и форме индикатрисы рассеяния.

4. Третий раздел диссертации посвящен задаче создания теоретической модели авроральных неоднородностей. В нем проведен анализ этой задачи и показано, что, в силу чрезмерной сложности, ее строгое решение на сегодняшний день невозможно. Поэтому реально можно говорить только о задаче создания полуэмпирической модели. К новым результатам здесь относятся:

а) формулировка задачи создания полуэмпирической модели. На сегодняшний день известна только линейная теория развития Фарлей-Бунемановской неустойчивости в ионосферной плазме, описывающая начальную стадию формирования авроральной неоднородности. Поэтому полуэмпирическую модель можно получить, дополнив известную начальную стадию какой-то гипотезы о возможной заключительной (нелинейной) стадии;

б) обоснование того, что наиболее вероятным сценарием заключительной стадии является гипотеза Сент-Мориса и Шлегеля о короткоживущих авроральных неоднородностях. В этой гипотезе предполагается, что линейная стадия завершается нелинейным процессом, приводящим к быстрому исчезновению неоднородности;

в) построение простейшей нелинейной модели авроральной неоднородности, в которой нелинейный участок быстрого исчезновения заменен скачкообразным обращением неоднородности в нуль. Простота этой модели позволила впервые осуществить аналитический расчет всех характеристик рассеянного сигнала и провести их сопоставление с экспериментальными;

г) результаты сопоставления показали, что две из четырех экспериментальных характеристик (абсолютная величина поперечника и пространственный спектр) близки к расчетным, а две другие характеристики (зависимость интенсивности от вектора дрейфовой скорости и доплеровский спектр) кардинально отличаются от расчетных;

д) анализ показал, что причина этого различия кроется не в самой модели короткоживущих авроральных неоднородностей, а в ошибочности исходного предположения о ламинарности ионосферного тока;

е) разработана модифицированная модель короткоживущих авроральных неоднородностей, базирующаяся на концепции турбулентного ионосферного тока;

ж) показано, что , в отличие от предыдущей модели, все характеристики рассеянного сигнала, рассчитанные с помощью

новой модели, достаточно хорошо согласуются с экспериментальными;

з) особенно важным для практики является то, что новая модель впервые позволила рассчитать все основные формы экспериментально регистрируемых доплеровских спектров радиоавроры;

и) на этой основе предложена практическая методика наземного радарного измерения параметров возмущенной полярной ионосферы. Созданный для этих целей алгоритм позволяет выбирать параметры теоретического спектра такими, чтобы его форма минимально отличалась от экспериментального;

к) модифицированная модель также позволяет предсказать существование некоторых новых, неизвестных закономерностей рассеяния радиоволн авроральными неоднородностями. К ним, в частности, относится эффект расщепления индикатрисы рассеяния. Если этот эффект удастся обнаружить в будуюших экспериментальных исследованиях, то это можно рассматривать как дополнительное свидетельство того, что простейшая модифицированная модель авроральных неоднородностей правильно отображает основные закономерности реального процесса.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Велихов Е.П., Распопов О.М„ Волков Ю.М., Зотов A.B. , Дрейзин Ю. А., Свердлов ЮЛ. и др. Ионосферные эффекты в геофизическом эксперименте с мощным импульсным МГД-генератором II Исследование процессов в авроральной ионосфере методами активного воздействия. - Апатиты : КФ АН СССР, 1978. - С. 3-13.

2.Волосевич A.B., Липеровский В.А., Свердлов Ю.Л. Плазменные неоднородности и модель радиоавроры : Препринт ИКИ. - М., 1974. -47 с.

3.Волошинов H.H., Свердлов ЮЛ., Сергеева Н.Г. Предварительный анализ особенностей регистрации авроральных радиоотражений на антарктических станциях Дейвис и Мирный // Физика радиоавроры и авроральная суббуря. - Апатиты: КФ АН СССР, 1984. - С. 77-84.

4.Густафсон Г., Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г. Диффузная радиоаврора и продольные токи в вечернем секторе // Структура

авроральной суббури (Результаты МИМ). - Апатиты: КФ АН СССР, 1980. - С. 54-64.

5.3ариицкий Ю.Ф., Свердлов Ю.Л. Горизонтальная анизотропия радиоавроры II Исследования по геомагнетизму и аэрономии авроральной зоны. - Л., 1973. - С. 161-169.

б.Зарницкий Ю.Ф., Пятси А.Х., Свердлов Ю.Л. Наземные радиофизические наблюдения высыпаний частиц в магнитосопряженной области, в северном полушарии в советско-французком эксперименте АРАКС / Под ред. Распопова О.М. // Исследование процессов в авроральной ионосфере методами активного воздействия. - Апатиты: КФ АН СССР, 1978. - С. 89-96.

7.Козелова Т.В., Свердлов Ю.Л. Распределение координат авроральных радиоотражений для среднеширотной станции // Геофизические явления в авроральной зоне. - Л., 1971. - С. 92-98.

8.Козелова Т.В., Пятси А.Х., Свердлов Ю.Л. Связь авроральных радиоотражений с другими геофизическими явлениями // Морфология и физика полярной ионосферы. - Л.,1971. - С. 219-222.

9.Козелова Т.В., Пятси А.Х., Свердлов ЮЛ. Связь авроральных радиоотражений с ионосферными токами // Исследования по геомагнетизму аэрономии и физике Солнца. ^ М.: Наука, 1970.-N 10. - С. 18-26.

Ю.Коул К.Д., Бонд Ф.Д., Распопов О.М., Свердлов ЮЛ., Волошинов H.H. Радиолокационные исследования в области дневного каспа II Бюллетень Советской Антарктической экспедиции.-Л.,1981.-N 102.-С. 29.

11.Логинов Г.А., Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г. Сезонные изменения конфигурации меридианов в инвариантной системе координат // Геомагнитные исследования. - М., 1977. - С. 47-50.

12.Пономарев Е.А., Свердлов Ю.Л., Пятси А.Х. и др. Радиофизические исследования в авроральной зоне II Полярные сияния . - М.: Наука, 1970. - N 19. - С.5-11.

13.Пятси А.Х., Свердлов ЮЛ. О радиолокационном методе исследования структуры авроральных неоднородносгей // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. -М.: Наука, 1970. - N 10. - С. 94-105.

14.Пятси А.Х., Свердлов Ю_П. К вопросу об экспериментальном определении структуры авроральных неоднородностей // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. -М.: Наука, 1970. - N 10. - С. 105-115.

15.Пятси А.Х., Свердлов ЮЛ. К вопросу о "геометрии" авроральных радиоотражений // Морфология и физика полярной ионосферы. -Л., 1971.-С. 200-206.

16.Пятси А.Х., Свердлов Ю.Л., Потапов Р.И., Успенский М.В. Результаты одновременных измерений спектра авроральных радиоотражений на двух частотах // Морфология и физика полярной ионосферы. - Л.: Наука, 1971. - С. 206-211.

17.Свердлов Ю.Л. О новой терминологии в области изучения эффекта рассеяния радиоволн на авроральных неоднородностях // Геомагнетизм и аэрономия. - 1971. - Т. 11, N 3. - С. 575-576.

18.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Пятси А.Х. О связи радиоавроры с полярными сияниями // Геомагнитные ионосферные возмущения в высоких широтах. - Л.: Наука, 1973. - С. 95-108.

19.Свердлов ЮЛ., Сергеева Н.Г., Хорьхова Т.Н. Расчет инвариантной системы координат. Построение таблиц и карт // Инвариантная система координат. - Апатиты: КФ АН СССР, 1975.

- С. 50-77.

20.Свердлов ЮЛ. Инвариантная система координат для авроральных геофизических явлений // Инвариантная система координат. - Апатты: КФ АН СССР, 1975. - С. 3-39.

21.Свердлов ЮЛ. Построение глобальных морфологических распределений с помощью инвариантной системы координат // Применение инвариантной системы координат. - Апатиты: КФ АН СССР, 1977.-С. 3-12.

22.Свердлов Ю.Л., Хорькова Т.Н. Таблицы пересчета инвариантных координат в географические для эпохи 1965 г. // Применение инвариантной системы координат. - Апатиты: КФ АН СССР, 1977.

- С. 30-58.

23.Свердлов Ю.Л. Сезонные изменения морфологических характеристик и их связь со структурой магнитосферы // Тезисы докладов симпозиума по физике геомагнитосферы. - Иркутск, 1977. - С. 25.

24.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Старков Г.В. Сезонные изменения конфигурации овала сияний и инвариантная система координат И Геомагнитные исследования. - М.: Сов.радио, 1977. - N 20. - С. 2630.

25.Свердлов ЮЛ., Сергеева Н.Г., Старков Г.В. Овалы сияний в различные моменты мирового времени и методика их построения // Применение инвариантной системы координат. - Апатиты : КФ АН СССР, 1977. -С. 12-30.

26.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Волошинов H.H. Планетарное распределение вероятности возникновения радиоавроры // Явления в полярной ионосфере. - JL, 1978. - С. 31-38.

27.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Волошинов H.H. Глобальное распределение вероятности появления , радиоавроры- II Высокоширотные проявления магнитосферных процессов. - Л.: Наука, 1979. - С. 27-34.

28.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Волошинов H.H. Глобальное распределение радиоавроры и продольные токи // Геомагнетизм и аэрономия. - 1979. - Т. 19, N 4. - С. 755-758.

29.Свердлов ЮЛ. Исследование радиоавроры // Тезисы докладов всесоюзного совещания по итогам выполнений проекта МИМ. -Ашхабад, 1981.-С. 1.

30.Свердлов Ю.Л., Хорькова Т.Н. Координаты исправленного геомагнитного полюса // Полярные сияния. - М., 1982. - N 30. -С. 98-103.

31.Свердлов Ю.Л. Морфология радиоавроры : Монография. - Л.: Наука, 1982. - 160 с.

32.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Мирошникова Т.В. Определение высоты авроральных неоднородностей : Препринт ПГИ-85. -Апатиты: КФ АН СССР, 1985. - 37 с.

33.Свердлов Ю.Л. Пространственно- временной подход к анализу неустойчивости Фарлея-Бунемана. 1. Эволюция плазменных неоднородностей в скрещенных магнитном и электрическом полях // Известия Вузов, Радиофизика. - 1988. - Т. 31, N 7. - С. 791-798.

34.Свердлов ЮЛ., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. Способ измерения высотного распределения мелкомасштабных флуктуации // Распространение радиоволн в возмущенной ионосфере. - Апатиты: КНЦ АН СССР, 1989. - С. 30-35.

35.Свердлов Ю.Л., Мирошникова Т.В. Расщепление индикатрисы рассеяния авроральных неоднородностей // Исследование ионосферного распространения радиоволн в высоких широтах. -Апатиты: КНЦ АН СССР, 1990. - С. 27-35.

36.Свердлов Ю.Л., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. К вопросу об измерении индикатрисы рассеяния авроральных неоднородностей // Геомагнетизм и аэрономия. - 1990. - Т. 30. - С. 168-171.

37.Свердлов Ю.Л., Сергеева Н.Г., Ларкина В.И. Зона втекающих продольных токов и анизотропные неоднородности полярной ионосферы // Ионосферные исследования. -1990. -N 48.

38.Свердлов Ю.Л., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. Модель авроральных неоднородностей Сент-Мориса и Шлегеля. 1. Поперечник рассеяния единичного обьема: Препринт ПГИ 90-0371. - Апатиты: КНЦ АН СССР, 1990. - С.15.

39.Свердлов ЮЛ., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. Модель авроральных неоднородностей Сент-Мориса и Шлегеля. 2. Сопоставление теории с экспериментом: Препринт ПГИ-90-06-74. -Апатиты: КНЦ АН СССР, 1990. - С. 12.

40.Свердлов ЮЛ., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. Спектр сигнала, рассеянного анизотропными блуждающими неоднородностями: Препринт ПГИ 90-07-75. - Апатиты: КНЦ АН СССР,1990. - 15 с.

41.Свердлов Ю.Л., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. Модель авроральных неоднородностей Сент-Мориса и Шлегеля для турбулентного тока. 1. Эволюция спектра: Препринт ПГИ 91-1-81. - Апатита: КНЦ АН СССР, 1991. - 12 с.

42.Свердлов Ю.Л., Мирошникова Т.В., Сергеева Н.Г. Спектр сигнала, рассеянного анизотропными блуждающими неоднородностями // Известия ВУЗов, Радиофизика.- 1992. -N 9-10.

43. Сергеева Н.Г., Свердлов ЮЛ. Особенности наблюдения радиоавроры на высокоширотной станции Мирный //

Исследование высокоширотной ионосферы и магнитосферы Земли. - Л.: Наука, 1982. - С. 1-74.

44.Сергеева Н.Г., Свердлов Ю.Л. Диффузная радиоаврора и продольные токи II Полярные сияния. - М., 1982. - N 30. - С. 18-21.

45.Смышляев В.М., Тимофеев Е.Е., Яковлев П.И., Полтев Е.К., Свердлов Ю.Л., и др. Методика и аппаратура измерения высот слоев аврорального рассеяния радиоволн с помощью трехбазового вертикального интерферометра // Исследование радиоавроры за период МИМ. - Апатиты: КФ АН СССР, 1983. - С. 35-41.

46.Степанов Г.В., Успенский М.В., Свердлов Ю.Л. Статистические характеристики огибающей амплитуд обратного аврорального рассеяния на X, = 3.5 м II Исследования по геомагнетизму и аэрономии авроральной зоны,- Л.: Наука, 1973. - N 6. - С. 91-101.

47.Успенский М.В., Пятси А.Х., Свердлов Ю.Л., Шафтан В.А. Некоторые результаты одновременных наблюдений авроральных радиоотражений на большой территории II Труды 9-й Всесоюзной конференции по распространению радиоволн. -Харьков, 1969.

48.Успенский М.В., Мирошников Ю.Г., Свердлов Ю.Л. Об угловых характеристиках обратного аврорального рассеяния // Тезисы докладов 10-й Всесоюзной конференции по распространению радиоволн. - М.: Наука, 1972. - С. 428-430.

49.Успенский М.В., Свердлов Ю.Л., Мирошников Ю.Г. О связи обратного аврорального рассеяния с постоянным магнитным полем II Геофизические исследования в зоне полярных сияний.-Апатиты: КФ АН СССР, 1972. - С. 107-109.

50.Успенский М.В., Свердлов Ю.Л., Мирошников Ю.Г. О конфигурации областей, ответственных за авроральное рассеяние УКВ сигналов // Геомагнетизм и аэрономия . - 1972. - Т. 12, N 1. -С. 68-70.

51.Успенский М.В., Свердлов Ю.Л. Авроральное ионосферное рассеяние УКВ вперед // Высокоширотные геофизические явления. -Л.: Наука, 1974,- С. 312-327..

52.Успенский М.В., Свердлов Ю.Л. Дальнее ионосферное распространение УКВ в зоне полярных, сияний : Реферат. -Апатиты: ПГИ, 1974. - 20с.

53.Успенский М.В., Тимофеев Е.Е., Свердлов Ю.Л. Эксперимент АРАКС: доплеровские радиолокационные измерения эффектов вторжения искусственного электронного пучка в ионосферу северного полушария // Исследование процессов в авроральной ионосфере методами активного воздействия.- Апатиты: КФ АН СССР, 1978. -С. 57-76.

54.Cole К.О., Bond G.R., Raspopov О.М., Sverdlov Yu.L. et.al. Radar exploration of the ionosphere in the dayside cusp // Publications office, Antarctic division Australia. - August 1979. - P. 1-9.

55.Gustafsson G., Sverdlov Yu.L., Sergeeva N.G. Radio aixrora and field-aligned currents // Program and abstracts of the Chapman conference. -21-25 July 1980. -Fairbanks, Alaska. - P.l.

56.Izhovkina N.I., Kosik J.C1., Pyatsi A. Kh., Reme H., Saint-Marc. A., Sverdlov Yu.L., Uspensky M.V. e.a. Comparison between experimental and theoretical conjugate points locations in the ARAKS experiments // Ann. Geophys.. - 1980. - V. 36, N 3. - P. 319-321.

57.Pivovarov V.G., Sverdlov Yu.L., Sergeeva N.G., Lytkin V.N. A new approach to the E-region drift velocity through the radar aurora Doppler spectrum shape analysis II Abstract sixth EISCAT Scientific workshop. - Sept.27th-Oct.lst 1993. - Andenes, Norway. - P.24.

58.Pyatsi A.Kh., Sverdlov Yu.L. On the geometry of radio aurora // Program and abstracts for the 15 IUGG General Assembly. - Moscow, 1971.-P. 217.

59.Pyatsi A.Kh., Sverdlov Yu.L. On the geometry of radio aurora II Ann. Geophys.. - 1972. - V. 28, N_3. - P. 633-637.

60.Sergeeva N.G., Sverdlov Yu.L. The statistical zone of occurence of radio aurora // Ann. Geophys.. - 1972. - V. 28, N 4. - P. 855-858.

61.Sverdlov Yu.L., Sergeeva N.G. Statistical belt of events of radio aurora // Program and abstracts for the 15 IUGG General Assembly. -Moscow, 1971. - P. 218.

62.Sverdlov Yu.L., Sergeeva N.G., Pyatsi A.Kh. et.al.The association of radio aurora with aurora // Program and abstracts for the 15 IUGG General Assembly. - Moscow, 1971. - P.215.

63.Sverdlov Yu.L., Sergeeva N.G., Voloshinov N.N. The new method of the excluding of sensitivity effect II IAGA/IAMAP Joint Assembly, Fina! Program. - August 22 to September 3 1977. -Seattle. - P. 84.

64.Uspensky M.V., Sverdlov Yu.L, Miroshnikov Yu.G. The variation of the magnetic field in E-region of the polar inosphere // Program and abstract for the 15 IUGG General Assembly. - Moscow, 1971. - P. 225.

65.Uspensky M.V., Sverdlov Yu.L, Miroshnikov Yu.G. Space structure of radio aurora // Abstract of report of simposium JAGA. - Kioto, 1973. -P. 547.

66.Uspensky M.V., Timofeev E.E, Sverdlov Yu.L. 'ARAKS':Doppler radar measurements of the ionospheric effects of artificial electron beam in the North hemisphere // Ann Geophys.. -1980. - V. 36, N 3. - P. 303311.