Сеть супердвойных авроральных радаров
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти сообщения )
|
Super Dual Auroral Radar Network ( SuperDARN ) — международная научная радиолокационная сеть. [ 1 ] [ 2 ] состоящий из 35 [ 3 ] высокочастотные (ВЧ) радары, расположенные как в северном, так и в южном полушариях. Радары SuperDARN в основном используются для картирования конвекции плазмы в высоких широтах в области ионосферы F - , но радары также используются для изучения более широкого спектра геокосмических явлений, включая продольные токи , магнитное пересоединение , геомагнитные бури и суббури , магнитосферные МГД- волны. , мезосферные ветры через следы ионизации метеоров и асимметрию межполушарной конвекции плазмы. [ 2 ] Коллаборация SuperDARN состоит из радаров, эксплуатируемых JHU/APL , Технологическим институтом Вирджинии , Дартмутским колледжем , Геофизическим институтом Университета Аляски в Фэрбенксе , Институтом космических и атмосферных исследований Университета Саскачевана , Университетом Лестера , Университетом Ланкастера , Университет Ла Троб , Лаборатория солнечно-земной среды Университета Нагои , Британская антарктическая служба и Институт космической астрофизики и космических исследований. Планетология (INAF-IAPS Италия).
История
[ редактировать ](ОВЧ ) Скандинавского эксперимента по полярным полярным сияниям (STARE) В 1970-х и 1980-х годах радары когерентного рассеяния очень высокой частоты использовались для изучения выровненных по полю неоднородностей ионосферы в E-области. С помощью двух радаров с перекрывающимися полями обзора удалось определить двумерный вектор скорости потока ионосферной плазмы Е-области. [ 2 ] Однако неоднородности наблюдались только тогда, когда волновой вектор радара был перпендикулярен магнитному полю в области рассеяния.
Это означало, что возникла проблема с работой на УКВ, поскольку частоты УКВ не допускают сильного преломления передаваемого волнового вектора радара; таким образом, требование перпендикулярности не может быть легко выполнено в высоких широтах. Однако на ВЧ частотах рефракция волнового вектора радара больше, и это позволяет выполнить требование перпендикулярности на высоких широтах. Преломление радиоволн в ионосфере — сложное нелинейное явление, определяемое уравнением Эпплтона-Хартри .
В 1983 году в Гуз-Бэй, Лабрадор, Канада, начал работу ВЧ-радар с управляемым лучом и 16 логопериодическими антеннами. [ 1 ] Сравнение измерений скорости ионосферной плазмы F-области, полученных радаром Гус-Бэй с радаром некогерентного рассеяния Зондестрема, показало, что радар Гус-Бэй способен измерять скорость конвекции плазмы в F-области. Магнитно-сопряженный радар был построен в Антарктиде на исследовательской станции Галли в 1988 году в рамках Полярного англо-американского эксперимента по сопряжению (PACE). ПАСЕ обеспечила одновременные сопряженные исследования ионосферных и магнитосферных явлений. [ 2 ]
Благодаря PACE, который смог определить только одну составляющую двумерной ионосферной скорости, стало очевидно, что определение двумерной ионосферной скорости будет выгодным. Объединение измерений скорости в Гус-Бей со вторым радаром когерентного рассеяния в Шеффервилле в 1989 году позволило определить в двухмерном формате ионосферную скорость в F-области.
Эта работа привела к созданию SuperDARN, сети ВЧ-радаров с парами радаров, имеющих перекрывающиеся поля зрения. Такая схема позволила определить полную двумерную скорость конвекции ионосферной плазмы. Благодаря развитию моделей усвоения данных радары, недавно добавленные в сеть, не обязательно имеют перекрывающиеся поля зрения. Используя данные всех радаров SuperDARN в северном или южном полушарии, можно определить картину конвекции ионосферной плазмы — карту скорости высокоширотной плазмы на высотах области F (300 км). [ 2 ]
Основные цели
[ редактировать ]Основными целями SuperDARN являются определение или изучение:
- Структура глобальной конвекции — дать представление о конфигурации плазменной конвекции в высокоширотной ионосфере в глобальном масштабе;
- Динамика глобальной конвекции - чтобы обеспечить глобальное представление о динамике конвекции плазмы в высокоширотной ионосфере. (Предыдущие исследования конвекции в высоких широтах в основном были статистическими и усредненными по времени);
- Суббури — для проверки различных теорий расширения и сжатия полярной шапки при изменении условий ММП и наблюдения за крупномасштабной реакцией ночной стороны; Схема конвекции к суббурям:
- Признаки атмосферных гравитационных волн в ионосфере, [ 4 ]
- Высокоширотные плазменные структуры и
- Ионосферные неоднородности
Операции
[ редактировать ]Радары SuperDARN работают в КВ-диапазоне от 8,0 МГц (37 м) до 22,0 МГц (14 м). [ 2 ] В стандартном режиме работы каждый радар сканирует 16 лучей с разносом по азимуту ~3,24°, причем сканирование занимает 1 минуту (интеграция каждого луча ~3 секунды).
Каждый луч разделен на 75 (или 100) ворот дальности, каждые 45 км на расстоянии, поэтому при каждом полном сканировании каждый радар покрывает 52 ° по азимуту и более 3000 км по дальности; площадь которого составляет порядка 1 миллиона квадратных километров.
Радары измеряют доплеровскую скорость (и другие связанные с ней характеристики) неоднородностей плотности плазмы в ионосфере.
С тех пор, как Linux стал популярным, он стал операционной системой по умолчанию для сети SuperDARN. Операционная система (superdarn-ros.3.6) в настоящее время распространяется под лицензией LGPL ). [1]
Сайты SuperDARN
[ редактировать ]Ниже приводится список сайтов SuperDARN, основанный на списке, поддерживаемом Вирджинии Техническим колледжем . [ 5 ] По состоянию на 2009 год находился в стадии реализации проект расширения сети в средние широты, включая добавление сайтов в Хейсе, Канзасе (около государственного университета Форт-Хейс ), Орегоне и Азорских островах , чтобы поддерживать картографирование за пределами полярного сияния. регионах во время сильных магнитных бурь . [ 6 ]
* : Часть эксперимента по авроральному радару в южном полушарии.
Покрытие
[ редактировать ]Северное полушарие
- Поскольку сеть SuperDARN возникла на западе во время поздней холодной войны, покрытие арктических регионов России оставляет желать лучшего.
- Хотя недостатка в возможных площадках для покрытия арктических регионов России от Северной Европы и Аляски нет, качество покрытия, вероятно, не будет высоким.
- Хотя российские университеты сотрудничали с Университетом Лестера и установили ВЧ-радар в Сибири, проблемы национального финансирования ограничили работу радара.
- Институт полярных исследований Китая расширил зону покрытия средних широт, назвав расширение SuperDARN «AgileDARN». [ 7 ]
Южное полушарие
- Хотя Антарктида покрыта достаточно хорошо, субантарктические регионы не имеют равномерного покрытия из-за большой протяженности океана.
- Функциональная совместимость программного обеспечения для отображения в реальном времени Java VM (где можно наблюдать оба полюса одновременно) все еще находится в стадии разработки.
-
Отображение Java-апплета в реальном времени сети SuperDARN для Америки -
Радар Унвин — это научная радиолокационная станция на равнине Аваруа недалеко от Инверкаргилла, Новая Зеландия.
Ежегодные семинары SuperDARN
[ редактировать ]Каждый год научное сообщество SuperDARN собирается, чтобы обсудить науку, эксплуатацию, аппаратное обеспечение, программное обеспечение SuperDARN и другие вопросы, связанные с SuperDARN. Традиционно этот семинар проводился одной из групп SuperDARN PI, часто в их родном учреждении или в другом месте, например, на объекте, расположенном рядом с радиолокационной установкой. Список мест проведения семинаров SuperDARN и принимающих их учреждений представлен ниже:
| Год | Место проведения | Принимающее учреждение |
|---|---|---|
| 2023 | Блэксбург, Вирджиния, США | Политехнический технологический институт Вирджинии (VT) |
| 2019 | Фудзиёсида, Яманаси, Япония | Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT) |
| 2018 | Баньюль-сюр-Мер, Франция | Институт исследований астрофизики и планетологии (IRAP) |
| 2017 | Сан-Квирико-д'Орча, Сиена, Италия | Институт космической астрофизики и планетологии (IAPS) Национального института астрофизики (INAF) |
| 2016 | Фэрбенкс, Аляска, США | Геофизический институт Университета Аляски в Фэрбенксе |
| 2015 | Лестер, Великобритания | Группа радиофизики и космической физики плазмы (РСПП), Университет Лестера |
| 2014 | Лонгйирбюен, Шпицберген, Норвегия | Университетский центр на Шпицбергене (UNIS) |
| 2013 | Мус-Джо, Саскачеван, Канада | Университет Саскачевана |
| 2012 | Шанхай, Китай | Полярный научно-исследовательский институт Китая |
| 2011 | Ганновер, Нью-Гэмпшир, США | Дартмутский колледж |
| 2010 | Херманус, Южная Африка | SANSA Space Science (ранее Магнитная обсерватория Германуса, HMO) |
| 2009 | Каржез, Корсика, Франция | Национальный центр научных исследований (CNRS) |
| 2008 | Ньюкасл, Новый Южный Уэльс, Австралия | Школа математических и физических наук Университета Ньюкасла |
| 2007 | Абасири, Хоккайдо, Япония. | Институт космических и земных исследований окружающей среды, Университет Нагои |
| 2006 | Чинкотиг, США | Университет Джонса Хопкинса, Лаборатория прикладной физики (APL) |
| 2005 | Камбрия, Великобритания | Британская антарктическая служба (BAS) |
| 2004 | Саскатун, Канада | Университет Саскачевана |
| 2003 | Килява, Финляндия | |
| 2002 | Вальдес, Аляска, США | Геофизический институт Университета Аляски в Фэрбенксе |
| 2001 | Венеция, Италия | |
| 2000 | Бичворт, Виктория, Австралия | Университет Ла Троб |
| 1999 | Рейкьявик, Исландия | |
| 1998 | Токио, Япония | Национальный институт полярных исследований (НИПР) |
| 1997 | Заповедник Итала, Южная Африка | |
| 1996 | Элликотт-Сити, Мэриленд, США | |
| 1995 | Мэдингли Холл, Кембридж, Великобритания |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Гринвальд, РА (1 февраля 1995 г.). «ЧЕРТ/СуперЧЕРТ». Обзоры космической науки . 71 (1–4): 761–796. Бибкод : 1995ССРв...71..761Г . дои : 10.1007/BF00751350 . S2CID 197458551 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Чишам, Г. (1 января 2007 г.). «Десятилетие Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): научные достижения, новые методы и будущие направления» . Исследования в области геофизики . 28 (1): 33–109. Бибкод : 2007SGeo...28...33C . дои : 10.1007/s10712-007-9017-8 .
- ^ Руониеми, MJ «VT SuperDARN Home: Virginia Tech SuperDARN» . Проверено 23 февраля 2015 г.
- ^ «Гравитационная волна» , Arc.Ask3.Ru , 8 декабря 2022 г. , дата обращения 17 февраля 2023 г.
- ^ «СуперДАРН» . Вирджинский технологический институт . Проверено 7 января 2015 г.
- ^ «APL — часть международной группы по расширению сети радаров космической погоды» . Лаборатория прикладной физики Джона Хопкинса . 30 августа 2009 года . Проверено 7 января 2015 г.
- ^ «Мастерская SuperDARN 2016» . Мастер-класс SuperDARN 2016 . Университет Аляски, Фэрбенкс . Проверено 10 августа 2016 г.
Научные статьи
[ редактировать ]Исследовательские работы, связанные с SuperDARN и связанными с ним технологиями
Отображение радара SuperDarn в реальном времени
- Отображение Java-апплета в реальном времени (Североамериканская Арктика)
Внешние ссылки
[ редактировать ]Здесь должен быть указан каждый участвующий университет. Поскольку это постоянные исследовательские сайты, эти ссылки могут быть изменены.
Станции Северного полушария
- Канада: SuperDARN в Университете Саскачевана.
- США: SuperDARN в Университета Аляски. Геофизическом институте
- США: SuperDARN в Технологическом институте Вирджинии.
- США: SuperDARN в Дартмутском колледже в Нью-Гэмпшире.
- Великобритания: SuperDARN Великобритания
Станции Южного полушария
- Австралия: SuperDARN Tiger в Университете Ла Троб.
- ...