1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 10, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 10, стр. 50-63

Влияние природных факторов на температуру нижней термосферы

Н. В. Бахметьева 1, *, И. Н. Жемяков 2, **, Г. И. Григорьев 1, Е. Е. Калинина 1

1 Научно-исследовательский радиофизический институт Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского
Нижний Новгород, Россия

2 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Нижний Новгород, Россия

* E-mail: nv_bakhm@nirfi.unn.ru
** E-mail: ilia.zhem@yandex.ru

Поступила в редакцию 02.05.2023
После доработки 11.05.2023
Принята к публикации 22.05.2023

Аннотация

Подробно описана разработанная нами и усовершенствованная на основе многолетних измерений параметров ионосферы и нейтральной атмосферы методика определения температуры нижней термосферы. Сформулированы требования к проведению измерений методом, основанным на резонансном рассеянии пробных радиоволн искусственными периодическими неоднородностями ионосферной плазмы. Обоснованы основные требования к регистрации сигналов, рассеянных неоднородностями, и обработке данных. Показано, что нижний предел определения температуры по высоте ограничен уровнем турбопаузы, верхний – условием выполнения теплового равновесия. Приведены примеры высотно-временны́х вариаций температуры на высотах 90–130 км. Представлены новые данные, полученные в результате экспериментов на стенде СУРА (56.15° N; 46.11° E) в сентябре 2021 г. Высотное и временнóе разрешение порядка 1 км и 15 с, соответственно, позволяют изучать как быстрые, так и медленные процессы в нижней термосфере. Продемонстрирована большая изменчивость температуры на высотах 90–130 км в течение суток и ото дня ко дню, обусловленная распространением атмосферных волн с периодами от 5–10 мин до нескольких часов. Обсуждаются особенности сглаживания высотного профиля по высоте и во времени, влияние на результат определения температуры использования реального и модельного профилей электронной концентрации, а также влияние спорадического слоя Е, атмосферной турбулентности и других природных факторов. Выполнено сопоставление профилей температуры с моделью MSIS-E-90 и данными спутниковых измерений.

Ключевые слова: атмосфера Земли, ионосфера, искусственные периодические неоднородности, температура, внутренние гравитационные волны.

Список литературы

  1. Lubken F.-J., von Zahn U., Manson A. et al. // J. Atmos. Terr. Phys. 1990. V. 52. № 10-11. P. 955.

  2. Mertens C.J., Schmidlin F.J., Goldberg R.A. et al. // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. № 2. P. L03105.

  3. Schmidlin F.J. // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. № D12. P. 22673.

  4. Кащеев Б.Л., Лысенко И.А. // Ионосферные исслед. 1989. № 47. С. 44.

  5. Offermann D., Goussev O., Kalicinsky C. et al. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2015. V. 135. № 12. P. 1.

  6. Beig G. // J. Geophys. Res. Atmos. 2011. V. 116. P. A00H12.

  7. Perminov V.I., Semenov A.I., Medvedeva I.V., Zheleznov Y.A. // Adv. Space Res. 2014. V. 54. № 12. P. 2511.

  8. She C.Y., Songsheng Chen, Zhilin Hu et al. // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. № 20. P. 3289.

  9. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы – индикатор ее структуры и динамики РАН. М.: ГЕОС, 2006.

  10. Neuber R., von der Gathen P., von Zahn U. // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. № 9. P. 11093.

  11. Kirkwood S// J. Geophys. Res. 1996. V. 101. № A3. P. 5133.

  12. Nozawa S., Kawahara T.D., Saito N. et al. // JGR: Space Phys. 2014. V. 119. № 1. P. 441.

  13. Kofman W., Lathuillere C., Pibaret B. // J. Atmos. Terr. Phys. 1986. V. 48. № 9–10. P. 837.

  14. https://saber.gats-inc.com/browse_data.php

  15. https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets/ML2T_004/summary

  16. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Толмачёва А.В., Бахметьева Н.В. Исследование ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей. Н. Новгород: Изд-во ИПФ РАН, 1999.

  17. Толмачева А.В., Григорьев Г.И. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 5. С. 91.

  18. Бахметьева Н.В., Жемяков И.Н. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 65.

  19. Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Калинина Е.Е. // Хим. физика. 2022. Т. 42. № 4. С. 73.

  20. Tolmacheva A.V., Bakhmetieva N.V., Grigoriev G.I., Egerev M.N. // Adv. Space Res. 2019. V. 64. № 10. P. 1968.

  21. Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Виноградов Г.Р. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 6. С. 777.

  22. Бахметьева Н.В., Бубукина В.Н., Вяхирев В.Д., Калинина Е.Е., Комраков Г.П. // Изв. вузов. Радиофизика. 2016. Т. 59. № 10. С. 873.

  23. Бахметьева Н.В., Вяхирев В.Д., Григорьев Г.И. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60. № 1. С. 99.

  24. Bakhmetieva N.V., Grigoriev G.I., Tolmacheva A.V., Zhemyakov I.N. // Atmosphere. 2019. V. 10. № 8. P. 450.

  25. Bakhmetieva N.V., Grigoriev G.I. // Atmosphere. 2022. V. 13. № 9. P. 1346.

  26. Banks P.M., Kockarts G. Aeronomy; Part A. University of California: Academic Press, 1973.

  27. Гуревич А.В. // УФН. 2007. Т. 177. № 11. С. 1145.

  28. Беликович В.В., Бахметьева Н.В., Калинина Е.Е., Толмачева А.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2006. Т. 49. № 9. С. 744.

  29. Толмачева А.В., Бахметьева Н.В., Вяхирев В.Д., Бубукина В.Н., Калинина Е.Е. // Изв. вузов. Радиофизика. 2011. Т. 54. № 6. С. 403.

  30. https://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/models/iri2016_ vitmo.php

  31. Huuskonen A., Nygren T., Jalonen L.L. et al. // Geophys. Res. 1988. V. 93. № A12. P. 14603.

  32. Kopp E. // J. Geophys. Res. Space Phys. 1997. V. 102. № A5. P. 9967.

  33. Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Егерев М.Н., Толмачева А.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2010. Т. 53. № 2. С. 77.

  34. Tolmacheva A.V., Bakhmetieva N.V., Grigoriev G.I., Egerev M.N. // Adv. Space Res. 2019.V. 64. № 10. P. 1968.

  35. Бенедиктов Е.А., Беликович В.В., Гребнев Ю.Н., Толмачева А.В. // Геомагнетизм и аэрономия. 1993. Т. 33. № 5. С. 170.

  36. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Толмачева А.В. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 1. С. 102.

  37. Толмачева А.В., Беликович В.В., Калинина Е.Е. // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49. № 2. С. 254–261.

  38. Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Толмачева А.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2010. Т. 53. № 11. P. 695.

  39. https://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/models/msis_vitmo.php

  40. Голубков Г.В., Адамсон С.О., Борчевкина О.П. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 531.

  41. Tsuda T., Kato S., Yokol T. et al. // Radio Sci. 1990. V. 25. № 5. P. 1005.

  42. Толмачева А.В., Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И. // Хим. физика. 2013. Т. 32. № 9. С. 89.

  43. Гершман Б.Н. Динамика ионосферной плазмы. М.: Наука, 1974.

  44. Tolmacheva A.V., Bakhmetieva N.V., Grigoriev G.I., Kalinina E.E. // Adv. Space Res. 2015. V. 56. № 6. P. 1185.

  45. Бахметьева Н.В., Бубукина В.Н., Вяхирев В.Д. и др. // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 12. С. 44.

  46. Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Григорьев Г.И., Толмачева А.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2002. Т. 45. № 3. С. 233.

  47. Tolmacheva A.V, Belikovich V.V. // Intern. J. Geomagn. Aeron. 2004. V. 5. GI1008; https://doi.org/10.1029/2004GI000061

  48. Сомсиков В.М. Солнечный терминатор и динамика атмосферы. Алма-Ата: Наука, 1983.

  49. Szewczyk A., Strelnikov B., Rapp M. et al. // Ann. Geophys. 2013. V. 31. № 5. P. 775.

  50. Liu X., Maura J., Hagan E., Roble R.G. // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. № D10. P. 12381.

  51. Delgado R., Friedman J.S., Fentzke J.T. et al. // J. Atmos. Solar Terr. Phys. 2012. V. 74. № 11. P. 11.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал