Original: http://www.haystack.edu/~jcf/papers/MPI.htm
Представлено на: Робоча нарада з E-області плазмових нестійкостей, MPI / Ліндау, 1996..
Джон С. Фостер
MIT Стіг обсерваторії, Уестфорда, штат Массачусетс, США

Введення

Розташований на вершині пагорба радара Жернов Хілл УВЧ дозволяє вузької ширини променя, 46-метрової антени для спостереження когерентного зворотного розсіювання від висоти області 110 км на північ від об’єкта на магнітних ракурсах (Q = K B) в діапазоні від -3 ° до + 10 ° від перпендикулярності. Інтенсивність Backscatter зменшується зі швидкістю -10 дБ / град при ракурсах> 3 ° [Фостер та ін., 1992], а чутливість системи така, що найсильніші когерентні луна-сигнали перевищують некогерентного розсіювання фону на> 90 дБ [Фостер і Tetenbaum, 1990]. Це унікальне поєднання високої чутливості, вузької ширини променя, повної антени керованістю і хорошим покриттям ракурс в області авроральних посилення електричного поля, було використано в експериментах, призначених для вивчення деталей когерентного зворотного розсіювання характеристик поблизу під прямим кутом сторін і на різних кутів потоку (F = до E. ¥ B).

Експеримент

Геометрія магнітного поля на північ від Міллстоун Хілл таке, що поле перпендикулярність магнітне на висотах Е-області досягається поблизу L = 60 °, при кутах місця від 4 ° до 14 °, а на відстані 500 км – 800 км. Для умов до півночі з KBoulder> 3, ~ E ~> 15 мВ / м, а напрямок E ¥ B є переважно E – W. Під час сильно турбували умови (K> 6) напруженість електричного поля поперек цій галузі може значно перевищувати поріг двухпотоковая і досить рівномірним по всій когерентного зворотного розсіювання поля зору радара. У таких випадках експерименти можуть бути виконані, щоб досліджувати ракурс і висотна залежність спектрів зворотного розсіювання, утримуючи постійний кут потоку (^) шляхом виконання місця антени сканувань при азимут обраної дати до ^ Е ¥ Б. Другий експеримент передбачає переміщаючи промінь антени через послідовність позицій азимута / висоту вибраних, щоб зберегти магнітну перпендикулярність (Q = 90 °) при зміні кута потоку (F). Такі експерименти проводилися під час інтенсивного впливу на 5 червня 1991 року, коли Kp> 8. Дані були взяті з багатоімпульсному режиму 5-імпульсу, який за умови роздільної здатності по дальності 10 км. Ширина променя антени по половинної потужності (1 °) дає такий же вага поперечки (10 км) в діапазонах, що представляють інтерес. Через інтенсивне сигналу від області поблизу д = 90 ° і форма пучка перенацілює антени Жернов Хілл, який був представлений в Фостер і Tetenbaum [1990], може бути деякий зважування сигналу з області поза основним променя коли магнітний ракурс знаходиться далеко від експериментів, описаних perpendicularity.The тут були розроблені і виконані за допомогою Д. Tetenbaum.

Спостереження

При виконанні висотних відміток під кутом сканування перпендикулярної потоку, ми знайшли різницю висот в зазначене обратнорассеянного спектрів поблизу перпендикулярних ракурсі. Спектри вище піку шару на висоті 113 км (рисунок 1b) мають один пік з досить однорідним негативним Доплера (~ 200 м / с) при д варіювали від -3 ° до + 5 °. На відміну від цього, на 103-кілометровій висоті (рисунок 1а), нижче піку шару, доплеровській був великим і позитивним (> +500 м / с) при | ц | > 2 ° і різко став негативним (~ -300 м / с) при | ц | <2 °. Дослідження спектрів при 104 км (рисунок 2) показує перехід між двома вузькими спектрами з протилежним знаком доплерівського як функції Q поблизу перпендикулярності і перехідної області, де вузькі спектри обох знаків були записані в той же час. Більш ранні дослідження на Міллстоун Хілл повідомили виникнення подвійного гострий спектрів [Hagfors, 1972; Сент-Моріс та ін., 1989]. Останнє дослідження, проведене в Санкт-Моріс та ін. Примітно, так як подвійного гострий спектрів сталося під час азимутального сканування в точці, в якій промінь був приблизно перпендикулярно до кута потоку (F). У червні 1991 року дослідження, зміна спектрів з висоти показана на малюнку 3.

Під час сканування AZ / EL з постійним перпендикулярного магнітного аспекту, ми спостерігали два ефекту. По-перше, є невелика зміна обратнорассеянного потужності зі зміною кута потоку, як показано на верхніх панелях фігурного 4а, б. По-друге, відбувається різка зміна знака з позитивного на негативний Doppler в залежності від кута потоку на висотах вище і нижче піку шару, а не варіації косинус-функції, як це видно, коли д знаходиться далеко від суворої паралельності [дель-Посо і ін., 1993]. Крім того, кут потоку (азимут), при якому різкий перехід Доплера має місце значно відрізняється для висот вище (фігура 4а) і нижче (фіг.4В) пік.

Висновки

Ми вважаємо, що перехід від позитивного до негативного фазовоїшвидкості (лінія візування Доплера), в залежності від кута потоку, крута, якщо дивитися поблизу під прямим кутом сторін, але гладка (синусоїдальної), якщо дивитися в ракурсах> 2 °. Існує яскраво виражена висотна залежність фазової швидкості, якщо дивитися поблизу під прямим кутом сторін і під кутом перпендикулярного потоку. Вузький спектр з сильно різними швидкостями доплеровских спостерігаються вище і нижче центру неправильності шару (на висоті 103 км і 113 км). Ці спостереження узгоджуються з існуванням різних процесів нерегулярності при високих і низьких висотах при дуже сильних електричних польових умовах. Вузька ширина променя радара системи Мілстон Hill дозволяє диференціації популяцій вузько розділених магнітних ракурсах і висоти.

Посилання

дель-Посо, С. Ф., J. С. Фостер, і Ж.-П. Санкт-Моріс, дворежимної Е область плазмової хвилі спостереження з Міллстоун Хілл, J. геофі-. Res., 98, 6013-6032, 1993.
Фостер, J. C. і D. Tetenbaum, High Resolution Backscatter Потужність Спостереження 440 МГц області Е когерентної Echoes в Міллстоун Хілл, J. геофі-. Res., 96, 1251-1261, 1990.
Фостер, J. С., Д. Tetenbaum, С. Ф. дель Посо, J. -P. Сент-Моріс, і Д. Р. Муркрофт, ракурс зміни інтенсивності, фазової швидкості і висоти для високоширотних 34 см E Регіон неоднородностя-, J. геофі-. Res., 97, 8601-8617, 1992.
Hagfors, Т., Про деякі властивості Radar авроральних Echoes в Спостережувані на частоті 1295 МГц, Agard Conf. Proc., 97, стаття № 9, 1992.
Сент-Моріс, Ж.-П., J. С. Фостер, Дж М. Холт і С.-дель-Посо, Перші результати по спостереженню 440 МГц високоширотних когерентної перегукується з Radar Мілстон Хілл, J. геофі-. Res., 94, 6771-6798, 1989.