Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В высоких широтах одним из наиболее часто регистрируемых у земной поверхности типов естественных излучений магнитосферного происхождения являются авроральные шипения — шумовые излучения в широком диапазоне частот с максимумом интенсивности на частотах 8-10 кГц. Шипения регистрируются у земной поверхности в подготовительную фазу магнитосферной суббури. Зачастую наземная регистрация шипений резко прекращется во время брейкапа суббури одновременно с ростом риометрического поглощения, вызванного высыпаниями энергичных электронов. Прекращение регистрации шипений может происходить из-за прекращения их генерации или увеличения поглощения в нижней ионосфере, из-за чего интенсивность шипений ослабевает до уровня естественного шума волновода Земля-ионосфера и ниже. Мы исследовали влияние роста поглощения космического радиошума в ионосфере на затухание авроральных шипений. Рассмотрены события регистрации шипений в обсерватории Ловозеро, которые прекращались одновременно с ростом поглощения до значений 0.6 и 2.2 дБ в Ловозеро и расположенной в 100 км к северу от нее обсерватории Туманный. Для объяснения прекращения авроральных шипений мы провели моделирование их распространения с высоты 800 км к земной поверхности в условиях спокойной ионосферы и возмущенной высыпаниями электронов, которые обеспечивают наблюдаемый уровень поглощения космического радиошума. Выявлено, что для спокойного профиля электронной концентрации полное ослабление авроральных шипений после прохождения с высоты 800 км к земной поверхности сквозь ионосферу составляет около 13 дБ. Распространение шипений сквозь возмущенную ионосферу, чей профиль обеспечивает поглощение космического радиошума 0.6 дБ, приводит к падению мощности шипений у земной поверхности до уровня, сравнимого с уровнем собственных шумов волновода Земля-ионосфера. Возмущенные высыпающимися электронами профили электронной концентрации, обеспечивающие поглощение 2.2 дБ, приводят к затуханию авроральных шипений в 80 дБ и выше. В данном случае мощность сигнала у земной поверхности будет гораздо ниже уровня собственных шумов волновода Земля-ионосфера, из-за чего такой сигнал невозможно зарегистрировать. Таким образом, наблюдаемое экспериментально прекращение шипений в обс. Ловозеро, сопровождаемое одновременным ростом поглощения космического радиошума, по-видимому, вызвано ухудшением условий распространения шипений сквозь ионосферу.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде проекта «Оценка состояния ионосферы в арктической зоне по результатам наземных измерений электромагнитного поля авроральных шипений в очень низкочастотном диапазоне и риометрического поглощения» работа была сфокусирована на объяснении явления одновременной регистрации у земной поверхности авроральных шипений и высокого уровня поглощения космического радиошума, при котором, согласно результатам предыдущих исследований, эти шипения должны затухать ниже уровня шумов волновода Земля-ионосфера. Ключевые выполненные работы: 1. На основе массива измерений за осенне-зимний сезон 2023 года было отобрано и проанализировано девять событий одновременной регистрации всплесков авроральных шипений и увеличения уровня поглощения космического радиошума. Для анализа использовались трехкомпонентные измерения электромагнитного поля в ОНЧ-диапазоне (очень низкочастотный, < 30 кГц) в обс. Ловозеро, а также данные узкоаппертурных риометров в обс. Ловозеро и расположенной в 100 км к северу от нее обс. Туманный. 2. Впервые было экспериментально показано, что область засветки авроральных шипений и область повышенного поглощения космического радиошума могут быть пространственно разнесены. Сравнение уровней поглощения на двух станциях показало, что область повышенного поглощения является локальной по широте: в большинстве событий всплеск (до 1.2 дБ) регистрировался только на северной станции (Туманный). Анализ азимутальных углов вектора Пойнтинга и поляризации магнитного поля шипений показал, что область их засветки находится южнее области повышенного поглощения. Оптические наблюдения подтвердили, что авроральная активность наблюдается на широтах, где предположительно находится область повышенного поглощения. 3. Для перехода от качественных наблюдений к количественным оценкам была разработана численная модель, основанная на методе Монте-Карло. Эта модель решает обратную задачу: по данным поглощения с двух наземных точек риометрических наблюдений она оценивает наиболее вероятное положение и ширину по широте области повышенного поглощения в ионосфере. Модель включает физически обоснованные модули расчета ионизации ионосферы потоком электронов и учета реальной диаграммы направленности риометрических антенн. 4. Применение модели для анализа событий одновременной регистрации всплесков авроральных шипений и увеличения поглощения космического радиошума показало, что область повышенного поглощения является ограниченной по широте и смещена к северу относительно области засветки авроральных шипений. В ряде случаев положение и размеры по широте восстановленной области поглощения хорошо согласуются с положением и размерами по широте авроральной дуги, наблюдаемой в оптическом диапазоне. Основные научные результаты: 1. Предложен и количественно подтвержден с помощью разработанной модели механизм, объясняющий одновременную наземную регистрацию всплесков авроральных шипений и увеличения поглощения космического радиошума. Одновременная регистрация шипений и поглощения возможна из-за особенностей распространения шипений к земной поверхности. Локальный поток высыпающихся электронов вызывает поглощение и сияния в одной области ионосферы. Генерируемые в потоке шипения рассеиваются в верхней ионосфере, и рассеянные волны распространяются практически вертикально вниз из-за узкого конуса прохождения волн. Из-за этого авроральные шипения проникают в волновод "Земля-ионосфера" на меньших широтах, чем сияния и область повышенного поглощения. Это объясняет, почему шипения могут наблюдаться даже при регистрации высокого уровня поглощения в ионосфере. 2. Создан новый инструмент для диагностики ионосферных возмущений. Разработанная модель представляет собой инструмент для оценки положения и размеров области повышенного поглощения в ионосфере по данным наземных риометрических измерений даже в двух точках. Модель включает физически обоснованные модули расчета ионизации ионосферы потоком электронов и учета реальной диаграммы направленности риометрических антенн. Значимость и перспективы: Результаты проекта вносят существенный вклад в фундаментальное понимание физики авроральных процессов, демонстрируя важность учета пространственной структуры при интерпретации наземных данных. Разработанный метод открывает новые возможности для оперативной диагностики состояния арктической ионосферы, что актуально для задач, связанных с распространением радиоволн и космической погодой. Дальнейшая работа будет направлена на усовершенствование модели и ее применение к более обширному массиву данных, включая поиск событий со спутниковым подтверждением. Публикационная активность и открытость данных: По итогам работ в течение отчетного периода подготовлены и поданы в российские рецензируемые журналы две научные статьи. Все исходные геофизические данные, использованные в проекте, являются общедоступными и могут быть получены через портал Полярного геофизического института по запросу (http://aurora.pgia.ru:8071/?p=0). Результаты проекта были представлены на нескольких всероссийских научных конференциях.