Представлены результаты моделирования распространения КВ радиоволн на двух слабонаклонных трассах среднеширотной ионосферы во время регистрации перемещающегося ионосферного возмущения (ПИВ) типа “серп”. В качестве исходных экспериментальных данных использовались ионограммы вертикального и дистанционно-частотные характеристики (ДЧХ) наклонного зондирования ионосферы, полученные во время специального эксперимента по синхронной работе трех ЛЧМ пространственно-разнесенных ионозондов 19 декабря 2019 г. [1]. Моделирование проводилось сразу для двух трасс, когда ЛЧМ-сигналы излучались последовательно в пгт Васильсурск и г. Йошкар-Ола с интервалом в одну минуту, а регистрировались в г. Нижний Новгород. Длины трасс и азимуты из пунктов передачи в пункт приема составляли соответственно 130 км; 280.3º и 240 км; 263.6º. Профиль электронной концентрации в невозмущенной ионосфере (без ПИВ) был определен по ионограмме вертикального зондирования ионосферы, полученной в 8.45 UTC на ионозонде CADI в пгт Васильсурск перед появлением ПИВ.
Моделирование распространения декаметровых волн проводилось в присутствии ПИВ. В приближении геометрической оптики выполнялся расчет траекторий лучей волн, распространяющихся в сферически-слоистой магнитоактивной ионосферной плазме. Для обыкновенной волны решались характеристические лучевые уравнения в сферической системе координат, которая была связанна с реальными сферическими географической и магнитной системой координат. Наклонение 71.6°, склонение 11.0° магнитного поля и гирочастота 1.36 МГц, используемые в расчетах, соответствовали трассам моделирования.
Возмущение профиля электронной концентрации при прохождении ПИВ моделировалось гармонической функцией (локализованной плоской полуволной) аналогично [2,3], при этом ее параметры (δ – относительная амплитуда неоднородности; L – характерный масштаб неоднородности; H – высота центра неоднородности над поверхностью Земли с соответствующей долготой и широтой; α – азимутальный угол направления распространения волны в горизонтальной плоскости; β – угол наклона плоскости распространения волны относительно вертикали) подбирались с использованием экспериментальных данных. Перемещение фронта плоской волны задавалось сдвигом центра неоднородности вдоль линий широт средних точек трасс и вдоль линий меридианов средних точек трасс.
Теоретические и экспериментальные параметры ПИВ по обеим трассам давали наилучшее совпадение при следующих значениях: δ = 0.2, L = 100 км, α = -10.25°, β = 45°, H = 250 км. Динамика поведения ПИВ показывает, что регистрируемое снижение высоты ПИВ со временем соответствует последовательному смещению центра задаваемой в модели неоднородности в юго-восточном направлении, что хорошо согласуется с [2]. Оценка азимута направления перемещения ПИВ и средней по двум трассам величины модуля скорости в этом направлении была выполнена с использованием экспериментальных ДЧХ и составила, соответственно, ≈105° и ≈85 м/с. Имеющий место заметный разброс значений скорости для разных трасс объясняется, по всей видимости, сопоставимостью периода между регистрацией последовательных ДЧХ и длительностью снятия ДЧХ в ходе эксперимента.
Работа выполнена по проекту РНФ №20-12-00197.