电离密度分布对中低纬非导管哨声波传播的影响

本文在偶极子地磁模型和各种电离密度分布模型中,对中低纬非导管哨声波的传播特性进行了射线追踪研究。结果表明,地磁场位形及其引起的磁层等离子体的各向异性是决定哨声射线几何特征及速度结构的主要因素,而电离密度仅在一定程度上改变上述特征;电离层是形成哨声射线聚焦的主要原因;赤道异常和电离层显著地影响哨声波的到达纬度;哨声群时延和色散值主要决定于电离密度;中低纬非导管哨声近似符合Eckersley定律;电离层是决定波法线角能否满足透射条件的主要因素。

初始波法线角对中低纬非导管哨声波传播的影响

本文对初始波法线角δ_s不同的中低纬非导管哨声进行了射线追踪研究,结果表明,当δ_s≤0°时,哨声波可到达较大的L值,在另一半球较高纬度处形成“聚焦区”,这组哨声色散值较大;当δ_s>0°时,随以的增加,哨声射线内移,δ_s>10°的哨声射线汇聚于另一半球较低纬度处,这组哨声色散值较小。据此提出解释中低纬哨声色散值连续变化的一种可能机制:电离层电子浓度水平梯度的连续变化引起初始波法线角以的连续变化,从而导致射线路径、群时延和色散值的变化。

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.