ФЛУКТУАЦИИ ЧАСТОТЫ РАДИОВОЛН В ОКОЛОСОЛНЕЧНОЙ ПЛАЗМЕ ПРИ ДВУКРАТНОМ ПРОХОЖДЕНИИ РАДИОТРАССЫ 1 Ефимов А.И., 1 Луканина Л.А., 1 Самознаев Л.Н., 1 Рудаш В.К., - презентация

1 ФЛУКТУАЦИИ ЧАСТОТЫ РАДИОВОЛН В ОКОЛОСОЛНЕЧНОЙ ПЛАЗМЕ ПРИ ДВУКРАТНОМ ПРОХОЖДЕНИИ РАДИОТРАССЫ 1 Ефимов А.И., 1 Луканина Л.А., 1 Самознаев Л.Н., 1 Рудаш В.К., 2 Чашей И.В., 3 Берд М.К., 4 Петцольд М., Радиофизическая группа проектов MEX, VEX, ROS 1 Фрязинский филиал Учреждения Российской академии наук Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН 2 Филиал Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН Учреждения Российской академии наук Физического Института им. П.Н.Лебедева РАН 3 Астрономический институт им. Аргеландера Боннского университета 4 Институт окружающей среды Кёльнского университета Седьмая Ежегодная Конференция «Физика плазмы в солнечной системе» февраля 2012 г., ИКИ РАН

2 КОСМИЧЕСКАЯ РАДИОФИЗИКА НАПРАВЛЕНИЕ :ДИСТАНЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕРХКОРОНЫ СОЛНЦА И СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАХОДЯЩИХ ЗА СОЛНЦЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ (КА) МЕТОД :РАДИОЗОНДИРОВАНИЕ ПЛАЗМЫ КОГЕРЕНТНЫМИ СИГНАЛАМИ КА

3 ОРГАНИЗАЦИИ: РОССИЯ: Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН им. П.Н.Лебедева УКРАИНА: Институт радиоастрономии Национальной академии наук США: Jet Propulsion Laboratory, Stanford University ГЕРМАНИЯ: Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn Rheinisches Institut für Umweltforschung, Universität Köln Technische Universität, Dresden ЯПОНИЯ: Institute of Space and Astronomical Science Department of Information and Computer Science STEL, Nagoya University

4 Однократное радиозондирование околосолнечной плазмы Формирование зондирующих сигналов: бортовые ЗГ (в последнее время Ultra Stable Oscillator – USO) Флуктуации радиоволн зависят от двух параметров: -частота зондирующих сигналов f (σ f f -1 ) -прицельное расстояние радиолуча R. ВЕНЕРА-10 (1976)L- и C-диапазоны VIKING-1, -2 (1976)S- and X-band Крупномасштабный ( г.г.) цикл исследований с использованием дециметрового (λ=13 см) диапазона спутника Юпитера GALILEO. Efimov et al, "Solar wind turbulence during the solar cycle…", ASR, 2008, 42,

5 Двукратное радиозондирование околосолнечной плазмы Флуктуации радиоволн зависят от параметров: -частота зондирующих сигналов f (σ f f -1 ); -прицельное расстояние радиолуча R; -расстояние L 2 между источником зондирующих волн и рассеивающим экраном. Возможность усиления флуктуаций при малых удалениях радиоисточника от экрана. Новые возможности определения: -средней электронной концентрации N по групповому запаздыванию; -скорости движения неоднородностей по положению максимума АКФ; -внешнего масштаба турбулентности по степени корреляции флуктуаций на трассах uplink и downlink.

6 Высокая запросная частота (f 0X ) КОНФИГУРАЦИИ РЕЖИМА ДВУКРАТНОГО РАДИОЗОНДИРОВАНИЯ Низкая запросная частота (f 0S ) После трансформации бортовыми системами излучаются сигналы f S = γ S f 0X ; f X = γ X f 0X f S = δ S f 0S ; f X = δ X f 0S Для КА MARS EXPRESS, VENUS EXPRESS, ROSETTAДля КА ULYSSES f 0X =7.1 ГГц γ S = (240/749); f S = 2.3 GHz γ X = (880/749); f X = 8.4 GHz q = γ X /γ S = 11/3q = δ X /δ S = 11/3 некоррелированные неоднородности полностью коррелированные неоднородности χ = 3.667; ξ = Однократное радиозондирование δ s = (240/221); f s = 2.3 GHz δ x = (880/221); f x = 8.4 GHz f 0S =2.1 ГГц χ 1н = 2.161χ 2н = β = 1 χ 1к = 1.528χ 2к = β = 2

7 Флуктуации частоты сигналов дециметрового (S-band), сантиметрового (X-band) диапазонов и приведенной частоты f S -3/11f X (Differential Doppler) по данным КА MARS EXPRESS 2008 г., S D > X

8 Временные спектры флуктуаций частоты сигналов дециметрового (S-band), сантиметрового (X-band) диапазонов и приведенной частоты (Differential Doppler) по данным КА MARS EXPRESS 2008 г.

9 Флуктуации частоты сигналов дециметрового (S-band), сантиметрового (X-band) диапазонов и приведенной частоты (Differential Doppler) по данным КА ULYSSES 1991 г., X > S D

10 Временные спектры флуктуаций частоты сигналов дециметрового (S-band), сантиметрового (X-band) диапазонов и приведенной частоты (Differential Doppler) по данным КА ULYSSES 1991 г.

11 Радиальные зависимости интенсивности флуктуаций частоты по данным КА MARS EXPRESS 2004 г. L 2 /R s =356.1 =2.316 > 1н =2.161 Некоррелированные неоднородности L 2 /R s =353.2 =2.483 > 1н =2.161 Некоррелированные неоднородности

12 Радиальные зависимости интенсивности флуктуаций частоты по данным КА ROSETTA, КА MARS EXPRESS и VENUS EXPRESS в 2006 г. L 2 /R s =341.3 =2.347 > 1н =2.161 Некоррелированные неоднородности L 2 /R s =343.1 =2.337 > 1н =2.161 Некоррелированные неоднородности L 2 /R s = к =1.53< =1.89< 1н =2.161 Частично коррелированные неоднородности

13 Радиальные зависимости интенсивности флуктуаций частоты по данным КА MARS EXPRESS 2008 г. L 2 /R s =321.3 =2.348 > 1н =2.161 Некоррелированные неоднородности L 2 /R s =321.5 =2.218 > 1н =2.161 Некоррелированные неоднородности

14 Заключение 1.Двукратное радиозондирование околосолнечной плазмы обеспечивает новые возможности для получения информации о солнечном ветре. 2.По групповому запаздыванию сигналов при распространении в плазме определяется средняя электронная концентрация плазмы на разных расстояниях от Солнца. 3.Определение относительного уровня флуктуаций концентрации в случае одновременных измерений группового запаздывания и флуктуаций частоты. 4. По корреляции флуктуаций частоты на двух трассах (наземный пункт- космический аппарат и космический аппарат-наземный пункт) может быть определена скорость движения неоднородностей. 5. По уровню усиления флуктуаций может быть оценен внешний масштаб турбулентности. Корреляция сохраняется при 2L 2 /c < L 0 /V ; предварительно: см < L 0 < см.