Mlynský kameň Hill Pozorovanie Coherent spätného rozptylu u kolmého magnetického Aspect Angle

Link: http://www.haystack.edu/~jcf/papers/MPI.htm

Prezentované na adrese: seminár o E-regiónu Plasma nestabilít, MPI / Lindau, 1996.
John C. Foster (návrat Johna Fostera Homepage)

MIT Haystack Observatory, Westford, Massachusetts, USA

Predstavenie

Umiestnenie na kopci v Millstone Hill UHF radarom umožňuje úzky šírka zväzku, 46 metrov anténu pozorovať koherentné backscatter z 110 km nadmorskej výšky oblasti na sever od zariadení v magnetických strán uhle (q = k B) v rozmedzí od -3 ° až + 10 ° od kolmosti. Intenzita sa spätným rozptylom klesá pri rýchlosti -10 dB / C v pomere strán uhloch> 3 ° [Foster et al., 1992] a citlivosť systému je taký, že najsilnejší koherentná ozveny prekročiť nesúvislé rozptylu pozadia od> 90 dB [Foster a Tetenbaum, 1990]. Táto jedinečná kombinácia vysokej citlivosti, úzkemu šírkou zväzku, plné antény ovládateľnosť, a dobré uhol aspekt pokrytia v oblasti polárna žiara zvýšenie elektrického poľa, bol využitý v experimentoch, ktorých cieľom je skúmať detaily ucelených spätný rozptyl charakteristík okolia kolmo strán a na rôznych prúdenie uhlov (f = k E. ¥ B).
Experiment

Geometria magnetické pole severne od Millstone Hill je taká, že magnetické pole kolmosť vo výškach E-regiónu je dosiahnuté u L = 60 °, na zostupovej uhly medzi 4 ° C a 14 °, a v rozsahu 500 km – 800 km. U pre-polnočné podmienkach s KBoulder> 3 ~ E ~> 15 mV / m a smer E ¥ B je prevažne E – W. Počas značne narušený podmienky (K> 6), intenzita elektrického poľa v celom tomto regióne môže výrazne prekročiť prah dvoch-stream a je pomerne jednotný naprieč koherentné-spätného rozptylu zornom poli radaru. V takých prípadoch, experimenty môžu byť vykonané vyšetrovať uhol strán a závislosť výšky spätného rozptylu spektra, zatiaľ čo drží uhol prúdenia konštantu (^) prevedením výšky antény skenov pri zvolenej azimutu, aby k, ^ E ¥ B. Druhý experiment zahŕňa pohybu lúča antény cez sled azimut / výškových polohách vybraných udržať magnetické kolmosť (q = 90 °), zatiaľ čo zmenou uhla toku (F). Tieto experimenty boli vykonané v priebehu intenzívneho rušenia dňa 5. júna 1991, kedy kp> 8. Údaje boli nadobudnuté s 5-pulzný vícepulsní režimu, ktorá poskytla 10 km Rozsah Rozlíšenie. Anténa Polovičná šírka zväzku (1 °) poskytuje porovnateľné cross-lúča váhu (10 km) na rozsahu záujmu. Vzhľadom k intenzívnej signálu z oblasti blízkej q = 90 ° a tvar lúča v Millstone Hill riaditeľným antény, predložené v Foster a Tetenbaum [1990], môžu byť niektoré váhu prijímaného signálu z oblasti z hlavného zväzku ak je uhol magnetickej aspektom je od perpendicularity.The experimentov popísaných tu boli navrhnuté a vykonané s pomocou D. Tetenbaum.

Pozorovanie

Pri vykonávaní výškových skeny kolmom uhle toku, sme zistili značný výškový rozdiel v spätne odrazených spektra blízkej pravom uhle strán. Spectra nad vrcholom vrstvy na 113 km výšky (obrázok 1b) vykazujú jediný pík s pomerne rovnomernou negatívnym Doppler (~ 200 m / s), ako je q sa mení od -3 ° do + 5 °. Naproti tomu, pri 103 km výšky (obrázok 1a), pod vrcholom vrstvy, Dopplerov bola veľká a pozitívna (> 500 m / s) pre | Q | > 2 ° a náhle otočil negatívne (~ -300 m / s) pre | Q | <2 °. Vyšetrenie spektier na 104 km (obrázok 2), ukazuje na prechod medzi dvoma úzkymi spektier s opačným znamienkom dopplerovské ako funkcia q blízkosti kolmosti a prechodové oblasti, kde úzky spektra oboch označenie bolo zaznamenaných v rovnakom čase. Skoršie štúdie na Millstone Hill hlásili výskyt dvojitej-vrcholila spektier [Hagfors, 1972; St. Maurice et al., 1989]. Druhá štúdia St. Maurice et al. Je pozoruhodné, pretože dual-Peaked spektra došlo počas azimutom snímania v mieste, v ktorom lúč bol približne kolmo k uhlu toku (F). Pre júna, 1991 štúdie, variácie spektra s výškou je znázornené na obrázku 3.
Počas preverovania AZ / EL s konštantným kolmý magnetický aspektu, sme pozorovali dva efekty. Po prvé, existuje len málo variácií spätne odrazených sily sa mení uhol prúdenia, ako je vidieť v hornej panelov obrázku 4a, b. Po druhé, tam je náhla zmena v znamení z pozitívneho na negatívny Doppler ako funkcie uhla prúdenia v nadmorských výškach nad aj pod vrcholom vrstvy, skôr než zmenu kosínus funkčným ako je vidieť, keď q je ďaleko od prísneho kolmosti [del Pozo et al., 1993]. Tiež uhol prúdenia (v azimute), pri ktorej pri náhlom Doppler prechod prebieha veľmi líšia pre výškach nad (obrázok 4A), a ďalej (obrázok 4b), vrchol.

Závery

Zistili sme, že prechod z pozitívneho na negatívny fázovej rýchlosti (priamej viditeľnosti Doppler), ako funkcie uhla toku, je neočakávaný, pri pohľade v blízkosti kolmom uhle strán, ale je hladký (sínusový), pri pohľade z uhla strán> 2 °. Tam je k výraznému výška závislosť fázovej rýchlosti, pri pohľade v blízkosti kolmo strán a v pravom uhle toku. Úzke spektra s veľmi rôznymi dopplerovské rýchlosti sú pozorované nad a pod stredom nezrovnalosti vrstvy (v nadmorskej výške 103 km a 113 km). Tieto pozorovania sú v súlade s existenciou rôznych nezrovnalostí procesov na vysokých a nízkych nadmorských výškach za veľmi silného elektrického poľa podmienkach. Úzky Vyžarovací uhol radarové systému Millstone Hill umožňuje diferenciáciu populácií úzko oddelené magnetické aspect uhly a výšky.
Referencie

del Pozo, C. F., J. C. Foster, a J.-P. St. Maurice, Dual-Mode E Región Plasma Wave pozorovaní z Millstone Hill, J. Geophys. Res., 98, 6013-6032, 1993.
Foster, JC, a D. Tetenbaum, vysoké rozlíšenie spätného rozptylu Power Vyjadrenia 440 MHz E kraja koherentné Ozveny na Millstone Hill, J. Geophys. Res., 96, 1251 – 1261, 1990.
Foster, JC, D. Tetenbaum, CF del Pozo, J. -P. St. Maurice, a DR Moorcroft, Aspect Angle zmenou intenzity, fázová rýchlosť a nadmorskú výšku pre High-Latitude 34 cm E kraj nezrovnalosti, J. Geophys. Res., 97, 8601 – 8617, 1992.
Hagfors, T., niektoré vlastnosti radaru polárne Echoes, ako bolo pozorované na frekvencii 1295 MHz, Agárd Conf. Proc., 97, papier # 9, 1.992.
St. Maurice, J.-P., JC Foster, JM Holt, a C. del Pozo, Prvé výsledky na pozorovaní 440 MHz vyšších zemepisných šírkach koherentné Ozveny s Millstone Hill Radar, J. Geophys. Res., 94, 6771 – 6798, 1989.

Comments are closed.