Millstone Hill Opazovanja koherentne povratne črte v bližini perpendikularnega magnetnega aspekta

Predstavljena na: Delavnica o plazemskih nestabilnosti E-regije, MPI / Lindau, 1996.

John C. Foster (vrnitev na stran John Foster’s

MIT Haystack Observatory, Westford, Massachusetts, ZDA

 

Uvod

Lokacija hriba na UHF radarju Millstone Hill omogoča 46-metrski anteni ozke širine, da opazuje koherentno povratno črto iz 110-km nadmorske višine na severno od objekta na kotih magnetnega aspekta (q = k B) v razponu od -3 ° do + 10 ° od pravokotnosti. Intenziteta Backscatter-a se zmanjša s hitrostjo -10 dB / deg pri aspektnih kotih> 3 ° [Foster et al., 1992] in sistemska občutljivost je takšna, da najmočnejši koherentni odmevi presežejo nekoherentno razpršeno ozadje za> 90 dB [Foster in Tetenbaum, 1990]. Ta edinstvena kombinacija visoke občutljivosti, ozke širine širine, popolne usmerjenosti antene in dobrega aspektnega pokrivanja v območju izboljšanja avroralnega električnega polja je bila uporabljena v poskusih, namenjenih preučevanju podrobnosti o koherentnih karakteristikah backskatterja v bližini pravokotnega vidnega kota in pri različnih kotov toka (f = k E. ¥ B).

Poskusi

Geometrija magnetnega polja severno od Millstone Hilla je takšna, da se navpični položaj magnetnega polja pri višinah E-regije doseže blizu L = 60 °, pri kotih višin med 4 ° in 14 ° ter v razponu od 500 km do 800 km. Pri razmerah pred polnočjo s KBoulderjem> 3, ~ E ~> 15 mV / m in smerjo E B je pretežno E-W. V zelo obremenjenih pogojih (K> 6) moč električnega polja v tej regiji močno presega dvotočkovni prag in je precej enakomerno na področju radarskega vidnega polja koherentnega backscattera. V takih primerih se lahko izvedejo eksperimenti za raziskovanje vidnega kota in višinske odvisnosti spektrov backscatterja med držanjem konstantnega kota toka (^) z izvajanjem skeniranja nadmorske višine pri izbrani azimutu, da dobimo k ^ E ¥ B. Drugi poskus vključuje premikanje antenskega žarka skozi zaporedje položajev azimuta / višine, izbranih za ohranjanje magnetne pravokotnosti (q = 90 °) med spreminjanjem kota (f). Takšni poskusi so bili izvedeni med intenzivnimi motnjami 5. junija 1991, ko je Kp> 8. Podatki so bili posneti s 5-impulznim večtipskim načinom, ki je omogočal ločljivost 10 km. Polmerna širina snopa antene (1 °) daje primerljivemu utežnemu prečnemu žarku (10 km) v razponu zanimanja. Zaradi intenzivnega signala iz regije v bližini q = 90 ° in oblike Millstone Hillove vodilne antene, predstavljene v Foster in Tetenbaum [1990], je lahko določena ponderacija prejetega signala iz regije od glavnega žarka ko je magnetni aspekt odmaknjen od pravokotnosti. Opisani poskusi so bili zasnovani in izvedeni s pomočjo D. Tetenbauma.

Opazovanja

Pri opravljanju skeniranja nadmorske višine pri pravokotnem kotu toka smo v spektru povratnega odseka odkrili izrazito razliko v višini v bližini pravokotnega vidnega kota. Spectra nad vrhom plasti na nadmorski višini 113 km (slika 1b) kaže en sam vrh s precej enakomernim negativnim dopplerjem (~ 200 m / s), saj je q variiral od -3 ° do + 5 °. V nasprotju s tem je na nadmorski višini 103 km (slika 1a) pod vrhom plasti Doppler bil velik in pozitiven (> +500 m / s) za | q | > 2 ° in nenadoma obrnil negativen (~ -300 m / s) za | q | <2 °. Pregled spektrov na 104 km (slika 2) razkriva prehod med dvema ozkima spektroma z nasprotnim Dopplerjevim znakom kot funkcijo q blizu perpendikularnosti in prehodno regijo, kjer so bili istočasno zabeleženi ozki spektri obeh znakov. Predhodne študije na Millstone Hillu so poročale o pojavu dvojno visokih spektrov [Hagfors, 1972; St. Maurice et al., 1989]. Slednja študija St Maurice et al. je treba omeniti, ker sta se med azimutnim skeniranjem pojavili dvojno kristalni spekter na točki, ko je bil snop približno pravokoten na kot (f). Za študijo junija 1991 je sprememba spektrov z višino prikazana na sliki 3.

Med pregledi AZ / EL s konstantnim pravokotnim magnetnim vidikom smo opazili dva učinka. Prvič, majhna sprememba povratne moči je manjša s spreminjanjem kota kot je prikazano na zgornjih panelih na slikah 4a, b. Drugič, nenadna sprememba znaka od pozitivnega do negativnega Dopplerja kot funkcije kota pretoka na nadmorskih višinah nad in pod plastično vrsto namesto spremembe kosinusne funkcije, kot je razvidno, ko je q oddaljen od stroge pravokotnosti [del Pozo et al., 1993]. Tudi kot (predvsem azimut), na katerem se odvija nenadni prehod Dopplerja, se močno razlikuje glede višin nad (slika 4a) in spodaj (slika 4b).

Sklepi

Ugotovili smo, da je prehod od pozitivne do negativne fazne hitrosti (vidno polje Dopplerja) kot funkcija kota pretoka pri nenadnem vidnem kotu viden nenadoma, vendar je gladek (sinusoiden) pri vidnem kotu> 2 °. Obstaja izrazita visinska odvisnost fazne hitrosti, gledano v bližini pravokotnega aspekta in pri pravokotnem kotu toka. Ozki spektri s precej različnimi Dopplerjevimi hitrostmi so opazovani nad in pod središčem plasti nepravilnosti (na nadmorski višini 103 km in 113 km). Te ugotovitve so skladne z obstojem različnih procesov nepravilnosti na visokih in nizkih nadmorskih višinah v zelo močnih električnih pogojih. Ozka širina radarskega sistema Millstone Hill omogoča diferenciacijo populacij ozko ločenih magnetnih kotov in višin.

Reference

del Pozo, C. F., J. C. Foster in J.-P. St Maurice, opazovanje plazmatskih valov z dvojnim načinom E regije Millstone Hill, J. Geophys. Res., 98, 6013-6032, 1993.
Foster, J. C., in D. Tetenbaum, močnostne opazovalne moène moène povratne signale 440 MHz E regije koherentnih odmevov na Millstone Hillu, J. Geophys. Res., 96, 1251-1261, 1990.
Foster, J. C., D. Tetenbaum, C. F. del Pozo, J. -P. St. Maurice in D. R. Moorcroft, aspektne kotne razlike v intenzivnosti, hitrostjo faze in nadmorski višini za 34-cm E regresne nepravilnosti, J. Geophys. Res., 97, 8601-8617, 1992.
Hagfors, T., Nekatere lastnosti radarskih auroralnih odmevov, ki so opazovane s frekvenco 1295 MHz, AGARD Conf. Proc., 97, papir št. 9, 1992.
St. Maurice, J.-P., J. C. Foster, J. M. Holt in C. del Pozo, prvi rezultati o opazovanju 440 MHz frekvenčnih koherentnih odmevov s radarjem Millstone Hill, J. Geophys. Res., 94, 6771-6798, 1989.


http://www.haystack.edu/~jcf/papers/MPI.htm – Spremenjen: 11. junij 1996
E-pošta: jcf@hyperion.haystack.edu

 

Odvzet od : https://www.haystack.mit.edu/~jcf/papers/MPI.htm