К.В. Раубо, В.Е. Захаров

Постановка проблемы. В настоящее время особое внимание уделяется вопросам распространения волн в неоднородных анизотропных средах, например, в неоднородной и анизотропной плазме ионосферы, в зависимости от выбора положения передатчика и геофизических условий. Плазма ионосферы неоднородна и под влиянием геомагнитного поля становится анизотропной. Ее параметры зависят от выбора геофизических условий. Для моделирования траекторных и полевых характеристик коротких волн в приближении слабой неоднородности среды распространения широко применяется метод геометрической оптики, в котором приближенное решение волнового уравнения основано на разложении в асимптотический ряд по малому параметру – отношению длины волны к масштабу неоднородности среды, поэтому исследование характеристик поля волны при нарушении слабой неоднородности среды и усиления поглощения энергии волны является актуальной задачей.

Цель. Исследовать условия, при которых возможно проникновение коротких волн в области ионосферы, где среда распространения перестает быть слабо неоднородной для коротких волн, а также обосновать возможность применения в этом случае комплексной геометрической оптики.

Результаты. Проведены численные эксперименты для исследования условий нарушения слабой неоднородности плазмы ионосферы при распространении коротких волн. Разработан комплекс вычислительных программ для согласованного расчета лучевых траекторий и поглощения коротких волн в плазме ионосферы на основе метода комплексной геометрической оптики. С помощью проведенного расчета подтверждена возможность учета согласованного характера формирования лучевых траекторий и поглощения при распространении как обыкновенной, так и необыкновенной волновой моды в трехмерно неоднородной и анизотропной среде.

Практическая значимость. Представленные результаты численных экспериментов можно применить для оценки условий коротковолновой радиосвязи в зависимости от выбора геофизических условий.

Раубо К.В., Захаров В.Е. Распространение коротких волн в условиях нарушения слабой неоднородности плазмы ионосферы // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 2. С. 5−10. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202302-01

1. Tracy E.R., Brizard A.J., Richardson A.S., Kaufman A.N. Ray Tracing and Beyond. Phase Space Methods in Plasma Wave Theory. Cambridge University Press, 2014. 505 p.
2. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 304 с.
3. Захаров В.Е., Котова Д.С. Модель распространения коротких радиоволн в ионосфере в приближении комплексной геометрической оптики // Сборник докладов XXIII Всероссийской конференции «Распространение радиоволн». Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011. Т. 3 С. 340–342.
4. Захаров В.Е. Формирование амплитудных и поляризационных характеристик коротких волн при распространении в ионосфере // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 6. С. 525–534.
5. Bilitza D., Altadill D., Zhang Y. et al. The International Reference Ionosphere 2012 – a model of international collaboration. Journal of Space Weather and Space Climate. 2014. V. 4. A07.
6. Hedin A.E. Extension of the MSIS thermospheric model into the middle and lower atmosphere. J. Geophys. Res. 1991. V. 96. A1.
   P. 1159–1172.
7. Захаров В.Е., Котова Д.С. Исследование лучевых траекторий, поглощения и неоднородной структуры коротких радиоволн в ионосфере // Сб. докладов XXIII Всеросс. конф. «Распространение радиоволн». Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011. Т. 3 С. 336–339.
8. Захаров В.Е., Котова Д.С. Моделирование искажений широкополосных сигналов в ионосфере // Радиотехника. 2013. № 2. С. 87–90.