基于张衡一号卫星波动观测的人工甚低频台站信号特征统计分析

地基人工甚低频(10~30 kHz)台站信号可以穿透电离层,甚至泄露进地球磁层,从而导致内辐射带高能电子的沉降.研究人工甚低频台站信号的特征对于研究辐射带电子的损失具有重要的科学意义.基于张衡一号卫星2019—2022年的电场观测数据,本文对全球10个人工甚低频台站在电离层中的信号特征进行了研究,统计分析了电离层中人工甚低频台站信号的昼夜差异、季变规律、对地磁活动水平的依赖性,及其在地磁共轭区的分布特征.结果表明,人工甚低频台站信号会传播至台站上空电离层及其共轭区,信号辐射范围及强度与台站的发射功率呈正相关.电离层电子密度对甚低频信号的传播具有重要影响,在夜侧和当地冬季,电离层电子密度相对较小时,泄露进入内磁层的人工甚低频台站信号较强,而信号强度受地磁活动影响很弱.在台站上空,信号增强区域以穿刺点为中心呈现近圆形分布,并存在明显的波模干涉效应,在共轭半球,信号增强区域中心相对共轭穿刺点会发生极向漂移(L<2的台站)或赤道向漂移(L>2的台站),但所有台站的电波能量都被限制在1/2赤道电子回旋频率磁壳以内的区域.这些统计观测特征表明,发射台站位于较低L值(L<1.4)的人工甚低频台站信号在内磁层中主要以非导管模式传播到共轭半球,而发射台站位于较高L值(L>2.6)的人工甚低频台站信号主要以导管模式传播.