1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 6, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 6, стр. 806-814

Многолетние тренды ионного состава и температуры нижней термосферы средних широт

Г. В. Гивишвили 1, *, Л. Н. Лещенко 1

1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)
Троицк, Москва, Россия

* E-mail: givi_dom@mail.ru

Поступила в редакцию 06.04.2023
После доработки 06.06.2023
Принята к публикации 03.08.2023

Аннотация

Экспериментальные данные измерений содержания окиси азота NО в среднеширотной нижней термосфере показывают его существенную зависимость от солнечной (и соответственно) геомагнитной активности, которая меняется от невозмущенных к сильно возмущенным условиям до трех-четырех и более раз. Подобная зависимость [NО] от гелиогеофизических факторов не может не сказываться на содержании ионов NО+, которые преобладают (вместе с ионами ${\text{О}}_{2}^{ + }$) на высотах 105–120 км. Анализ, проведенный в настоящей работе, подтвердил это предположение: отношение φ+ = [NО+]/[${\text{О}}_{2}^{ + }$] в среднеширотном слое E ионосферы действительно жестко коррелирует с солнечной активностью. Вместе с тем, анализ данных вертикального зондирования ионосферы за 86 лет наблюдений свидетельствует о систематическом многолетнем росте критической частоты слоя Е (foE) при фиксированном уровне солнечной активности. Учет этих обстоятельств позволил оценить долговременные вариации температуры нейтральной атмосферы вблизи высоты максимума слоя E (hmE = 110–115 км). Расчеты показали, что в период с1931 по 2017 гг. среднегодовая температура среднеширотной нижней термосферы повышалась с линейной скоростью, превышающей 0.3–0.5 K/год.

Список литературы

  1. – Бессараб Ф.С., Кореньков Ю.Н. Влияние динамических процессов на тепловой режим верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 33. № 5. С. 120− 126. 1993.

  2. – Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосферы. Л.: Гидрометиздат. 413 с. 1987.

  3. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н., Лысенко Е.В., Перов С.П., Семенов А.И., Сергеенко Н.П., Фишкова Л.М., Шефов Н.Н. Многолетние тренды некоторых характеристик земной атмосферы. Результаты измерений //Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 32. № 3. С. 329−339. 1996.

  4. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Долговременные вариации температуры среднеширотной нижней термосферы // Доклады АН. Т. 371. № 4. С. 524−526. 2000.

  5. – Гивишвили Г.В., Иванов-Холодный Г.С., Лещенко Л.Н., Чертопруд В.Е. // Солнечные вспышки и газовый состав верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 45. № 2. С. 263−267. 2005. https://elibrary.ru/item.asp?id=9150015

  6. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Ионный состав слоя Е ионосферы и солнечная активность // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 45. № 6. С. 840−843. 2005.

  7. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Зависимость отношения [NO+]/[${\text{O}}_{2}^{ + }$] в слое E ионосферы от солнечной активности // Сб. “Солнечно-земная физика”. Вып. 4 (127). ИСЗФ СО РАН. С. 93−96. 2009. https://sciup.org/ 142103382 IDR: 142103382

  8. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Многолетний тренд реакции Е-слоя ионосферы на солнечные вспышки // Солнечно-земная физика. Т. 8. № 1. С. 51−58. 2022а. https://doi.org/10.12737/szf-81202206

  9. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. О причинах охлаждения и оседания средней и верхней атмосферы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 58. № 5. 2022б. https://doi.org/10.31857/S0002351522050042

  10. – Гордиец Б.Ф., Куликов Ю.Н., Марков Н.Н., Маров Н.Я. Численное моделирование нагрева и охлаждения газа в околоземном пространстве // Тр. ФИАН. Т. 130. С. 3−28. 1982.

  11. – Данилов А.Д., Смирнова Н.В. Долговременные тренды ионного состава в области E // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 37. № 4. С. 35−43. 1997.

  12. – Данилов А.Д., Семенов В.К., Симонов А.Г. Модель относительного ионного состава на высотах 60−200 км // Ионосферные исслед. Т. 34. С. 73−97. 1981.

  13. – Иванов-Холодный Г.С., Фирсов В.В. Спектр коротковолнового излучения Солнца при различных уровнях активности // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 14. № 3. С. 393−398. 1974.

  14. – Иванов-Холодный Г.С., Михайлов А.В. Прогнозирование состояния ионосферы. М. 190 с., 1980.

  15. – Колесник А.Г., Платонов В.И., Чернышев В.И. Трехмерная модель ионосферы для интерпретации и анализа экспериментов на ИСЗ в реальном времени // Космич. исслед. Т. 25. № 3. С. 400−409. 1987.

  16. – Кошелев В.В., Климов Н.Н., Сутырин Н.А. Аэрономия мезосферы и нижней термосферы. М.: Наука. 183 с. 1983.

  17. – Медведев В.В., Ишанов С.А., Зенкин В.И. Самосогласованная модель нижней ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 42. № 6. С. 780−789. 2002.

  18. – Семенов А.И., Шефов Н.Н., Фишкова Л.М., Лысенко Е.В., Перов С.П., Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н., Сергеенко Н.П. Об изменении климата верхней и средней атмосферы // Доклады АН. Т. 349. № 1. С. 108−110. 1996.

  19. – Barth C.A. Rocket measurements of nitric oxide in the upper atmosphere // Planet. Space Sci. V. 14. № 7. P. 623−630. 1966. https://doi.org/10.1016/0032-0633(66)90046-8

  20. – Chandra S., Sinha K. The diurnal heat budget of the thermosphere // Planet. Space Sci. V. 21. № 4. P. 593−604. 1973.

  21. – Chapman S. The absorption and dissociative or ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere on a rotating Earth. // Proc. Phys. Soc. V. 43. № 26. P. 483. 1931.

  22. – Cravens T.E., Stewart A.I. Global morphology of nitric oxide in the lower E region // J. Geophys. Res. V. 83. № A6. P. 2453−2456. 1978.

  23. – Fehsenfeld F.C., Ferguson E.E. Recent laboratory measurements of D- and E- region ion-neutral reactions // Radio Sci. V. 7. № 1. P. 113–124. 1972. https://doi.org/10.1029/RS007i001p00113

  24. – Givishvili G.V. Seasonal features of the long-term thermosphere trends in the lower thermosphere// “Long-term Changes and Trends in the Atmosphere”. IAGA/ICMA/ PSMOS Workshop. Prague. 2–6 July. P. 6. 2001.

  25. – Emmert J.T., Drob D.P., Picone J.M. et al. NRLMSIS 2.0: A whole-atmosphere empirical model of temperature and neutral species densities // Earth and Space Science. V. 8. № 3. e2020EA001321. 2020. https://doi.org/10.1029/2020EA001321

  26. – Meira L.S. Rocket measurements of upper atmosphere nitric oxide and their consecquences to the lover ionosphere // J. Geophys. Res. V. 76. № 1. P. 202−212. 1971. https://doi.org/10.1029/JA076i001p00202

  27. – Mehr F.J., Biondi M.A. Electron temperature dependence and recombination of ${\text{O}}_{2}^{ + }$ and NO+ ions with electrons // Phys. Rev. V. 181. № 1. P. 264−269. 1969. https://doi.org/10.1103/PhysRev.181.26410.1103/PhysRev.181.264

  28. – Qian L., Laštovička J., Roble R.G., Solomon S.C. Progress in observations and simulations of global change in the upper atmosphere //J. Geophys. Res. V. 116. № A00H05. 2011. https://doi.org/10.1029/2010JA016317

  29. – Solomon S., Liu H., March D., Mcinemdy J., Qian L., Vitt F. Thermosphere-ionosphere response to atmospheric climate change modeled by WACCM-X // Paper presented at the 9th Workshop on Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere. Kühlungsborn, Germany, September 19– 23, 2016.

  30. – Titheridge J.E. Model results for the ionospheric E region: solar and seasonal changes // Ann. Geophysical. V. 15. № 1. P. 63–78. 1997. https://doi.org/10.1007/s00585-997-0063-9

  31. – Tohmatsu T., Iwagami N. Measurements of nitric oxide distribution in the upper atmosphere // Space Research 15. Akad.-Verl. P. 241–254. 1975.

  32. – Tohmatsu T., Iwagami N. Measurements of nitric oxide abundance in equatorial upper atmosphere // J. Geomagn. Geoelectr. V. 28. № 5. P. 343–358. 1976. https://doi.org/10.5636/jgg.28.343

  33. – URSI Handbook of ionogram interpretation and reduction. Report UAG-23. Boulder USA. 1972.

  34. – Zhang S. Holt J.M., Kurdzo J. Millstone Hill ISR observations of upper atmospheric long-term changes: Height dependency//J. Geophys. Res. V. 116. NA00H05. 2011. https://doi.org/10.1029/2010JA016414

  35. – Zhang S.R., Holt J.M., Erickson P., Goncharenko L., Nocolles M., McCready M., Kelly J. Strong ionospheric long-term cooling measured by multiple incoherent scatter radars // Paper presented at the 9th Workshop on Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere (Kühlungsborn, Germany, September 19–23, 2016. https://www.iap-kborn.de/fileadmin/user_upload/Current_ issue/Workshops/Trends2016/detailed_program_3.html

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геомагнетизм и аэрономия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал