Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 2. С. 370-382
О причинах появления резонансного рассеяния на возбуждённых ионах газовых компонент атмосферы
В.В. Бычков 1 , С.Ю. Хомутов 1 1 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Камчатский край, Россия
Одобрена к печати: 05.03.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-2-370-382
Обсуждаются результаты анализа данных лидарного зондирования атмосферы в диапазоне высот 25–500 км, полученных на лидарной станции Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН (Камчатка, 53° с. ш., 158° в. д.). Зарегистрированное светорассеяние в ионосфере вызвано появлением процесса ионизации. В ночное время это высыпания потоков электронов. Приводится анализ геофизической обстановки во время высыпания электронов в атмосферу осенью 2017 г. и зимой 2021–2022 гг. Исследовались вариации компонент геомагнитного поля за 23.09.2017 по данным дальневосточных обсерваторий России и Аляски. В ходе спокойной суточной вариации магнитного поля (МП) выделяются две аномалии — в ранние утренние и затем в дневные часы (по UTC (англ. Coordinated Universal Time)). Показано, что эпицентр аномалий находится на Аляске. Особенности вариаций горизонтальной и восточной компоненты МП Аляски позволяют уточнить положение эпицентров аномалий. Во время первой аномалии он находился севернее всех пунктов наблюдений МП и западнее самого восточного пункта. Во время второй аномалии эпицентр располагался южнее всех пунктов наблюдений МП и восточнее самого западного пункта. Обосновывается предположение о том, что вариации МП и высыпания электронов могли происходить в результате экспериментов по нагреву ионосферы.
Ключевые слова: атмосфера, мезосфера, нагрев ионосферы, высыпания электронов, лидар
Полный текстСписок литературы:
- Бычков В. В. Формирование резонансного рассеяния на возбуждённых ионах атомов кислорода и азота в лидарных исследованиях атмосферы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 4. С. 263–274. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-4-263-274.
- Бычков В. В., Середкин И. Н. Резонансное рассеяние в термосфере как индикатор высыпаний сверхтепловых электронов // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 10. С. 774–781. DOI: 10.15372/AOO20201005.
- Бычков В. В., Шевцов Б. М. Динамика лидарных отражений верхней атмосферы Камчатки и ее связь с явлениями в ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52. № 6. С. 837–844.
- Бычков В. В., Середкин И. Н., Маричев В. Н. Рассеяние на возбужденных ионах как причина регистрации мнимого аэрозоля в средней атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 11. С. 867–873. DOI: 10.15372/AOO20201107.
- Костко О. К. Использование лазерной локации в исследованиях атмосферы (обзор) // Квантовая электроника. 1975. Т. 2. № 10. С. 2133–2162.
- Мурлага А. Р. Определение основных характеристик стенда HAARP, подлежащих мониторингу со спутника // Электрон. журн. «Труды МАИ». 2014. № 76. 13 с.
- Фролов В. Л. Пространственная структура возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при ее модификации мощными КВ-радиоволнами: Обзор результатов экспериментальных исследований // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1. № 2. С. 22–48. DOI: 10.12737/10383.
- Фролов В. Л., Акчурин А. Д., Болотин И. А., Рябов А. О., Бертлье Ж.-Ж., Парро М. Высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли, стимулированные модификацией среднеширотной ионосферы мощными короткими радиоволнами // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62. № 9. С. 641–663.
- Черногор Л. Ф., Фролов В. Л. Перемещающиеся ионосферные возмущения, генерируемые периодическим нагревом плазмы мощным высокочастотным радиоизлучением // Известия вузов. Радиофизика. 2012. Т. 55. № 1–2. С. 14–35.
- Bychkov V. Resonant scattering by excited gaseous components as an indicator of ionization processes in the atmosphere // Atmosphere. 2023. V. 14. Iss. 2. Article 271. DOI: 10.3390/atmos14020271.
- Bychkov V., Seredkin I., Smirnov S. On the mechanism of formation of a resonant backscattering signal in the middle atmosphere // Proc. SPIE. 26th Intern. Symp. on Atmosphere and Ocean Optics, Atmospheric Physics. 2020. V. 11560. Article 115608Y. DOI: 10.1117/12.2575711.
- Bychkov V. V., Seredkin I. N., Dmitriev A. V. Resonance scattering as possible reason for detection of imaginary aerosol formations in the upper mesosphere // Proc. SPIE. 27th Intern. Symp. on Atmospheric and Ocean Optics, Atmospheric Physics. 2021. V. 11916. Article 119168H. DOI: 10.1117/12.2603898.
- Collins R. L., Hallinan T. J., Smith R. W., Hernandez G. Lidar observations of a large high-altitude sporadic Na layer during active aurora // Geophysical Research Letters. 1996. V. 23. Iss. 24. P. 3655–3658. DOI: 10.1029/96GL03337.
- Collins R. L., Lummerzheim D., Smith R. W. Analysis of lidar systems for profiling aurorally excited molecular species // Applied Optics. 1997. V. 36. P. 6024–6034. DOI: 10.1364/AO.36.006024.
- Collins R. L., Su L., Lummerzheim D., Doe R. A. Investigating the auroral thermosphere with N2+ lidar // Characterising the Ionosphere. Meeting Proc. RTO-MP-IST-056. Neuilly-sur-Seine, France: RTO, 2006. P. 2-1–2-14.
- Collins R. L., Li J., Martus C. M. First lidar observation of the mesospheric nickel layer // Geophysical Research Letters. 2015. V. 42. Iss. 2. P. 665–671. DOI: 10.1002/2014GL062716.
- Kawahara T. D., Nozawa S., Saito N. et al. Sodium temperature/wind lidar based on laser-diode-pumped Nd:YAG lasers deployed at Tromsø, Norway (69.6° N, 19.2° E) // Optics Express. 2017. V. 25. P. A491–A501. DOI: 10.1364/OE.25.00A491.
- Kramida A., Ralchenko Yu., Reader J., NIST ASD Team. NIST Atomic Spectra Database (version 5.5.2). Gaithersburg, MD, USA: National Institute of Standards and Technology, 2018.
- Tsuda T. T., Nozawa S., Kawahara T. D. et al. Decrease in sodium density observed during auroral particle precipitation over Tromsø, Norway // Geophysical Research Letters. 2013. V. 40. Iss. 17. P. 4486–4490. DOI: 10.1002/grl.50897.