Methodical instructions for a study work at the laboratory "Radiophysics practice", a master study program for the direction "Wave processes and the methods of their investigations" : SOLUTION OF AN INVERSE RADIOPHISICS PROBLEM (AN iNVERSE VLF-PROBLEM) USED FOR THE CASES OF CHANGING ELECTRIC ATMOSPHERE PROPERTIES

Abstract

Настоящая учебно-исследовательская работа в рамках спецлаборатории (радиопрактикума) для магистрантов-радиофизиков и геофизиков посвящена изучению метода решения обратной сверх длинноволновой (СДВ) задачи для изменяющихся во времени электрических свойств волноводной радиотрассы “Земля-ионизованная атмосфера”. Изменения предполагаются крупномасштабными и охватывающими всю радиотрассу. В каждый момент времени возмущения свойства волновода полагаются однородными вдоль радиотрассы (протяженностью около 1 тыс. км). Под прямой задачей распространения радиоволн понимается нахождение значений компонент электромагнитного поля при заданных пространственных координатах источника и приемника и заданных электрических свойствах трассы распространения. В обратной задаче распространения физические свойства трассы являются искомыми. Их требуется найти по измеренным во время возмущения изменениям компонент полей для одной или нескольких частот монохроматических сигналов. В данном изложении мы различаем стационарную и нестационарную обратные задачи распространения. Первый тип задач решается с 20-ых годов XX века, когда благодаря интерференционным эффектам в распространении радиоволн была обнаружена ионосфера [1]. Последующие решения породили огромное количество результатов, некоторые из них отражены в обзорах 2-ой половины XX века [2-8]. Второй тип задач (нестационарные задачи) представлен в научной литературе значительно слабее по понятной причине. Во-первых, они сложнее из-за большего числа неизвестных параметров. Каждое новое приращение во времени электрического параметра или параметров является искомой величиной. Далее, каждое природное возмущение электрических свойств радиотрассы невозможно повторно воспроизвести тождественным образом за исключением таких регулярных явлений как движение светотени день-ночь вдоль радиотрассы или солнечное затмение. Сами геофизические возмущения (рентгеновские вспышки на Солнце, высыпания протонов и авроральных электронов на высоких широтах, высыпания из внутреннего радиационного пояса Земли релятивистских электронов в средних широтах, высыпания ультрарелятивистских электронов в авроральной зоне Земли) являются относительно редкими явлениями и, как правило, непредсказуемыми.