Вестник КРАУНЦ.Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. №1. C. 122-136. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

УДК 537.877

Научная статья

Суточные и сезонные вариации амплитуды и фазы радиосигналов передатчиков РСДН-20 и интенсивности радиошумов (11.9 кГц), зарегистрированных в Якутске в 2009-2017 гг.

А. А. Корсаков¹, В. И. Козлов¹, Е. А. Павлов¹²

¹Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутский научный центр СО РАН, 677027, г. Якутск, просп. Ленина, 31
²Северо–Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, 677000, г. Якутск, ул. Белинского, 58

E-mail: korsakovaa@ikfia.ysn.ru

В работе проводится анализ суточных, сезонных и межгодовых вариаций интенсивности радиошума, а также амплитуды и фазы сигналов радиотехнической системы дальней навигации РСДН-20 по данным регистрации на частоте 11.904 кГц в г. Якутске в периоды нарастания, максимума и спада в 24-м цикле солнечной активности (2009-2017 годы). Наиболее ярко выражены сезонные дневные вариации амплитуды. Зарегистрировано увеличение фазовой задержки радиосигнала от дня к ночи, что характерно для увеличения эффективной высоты волновода Земля – ионосфера. Наблюдаемое уменьшение фазовой задержки в ночное зимнее время на радиотрассе малой протяженности Хабаровск-Якутск возможно объясняется интерференцией мод высших порядков. Наблюдается асимметрия дневных сезонных вариаций амплитуды ОНЧ радиосигналов (11.904 кГц). Амплитуда сигнала в период осеннего равноденствия ближе к летнему солнцестоянию, а амплитуда весеннего равноденствия — к зимнему солнцестоянию. В дневные часы сезонные вариации амплитуды и фазы относительно стабильны год от года. В периоды нарастания, максимума и спада в 24-м цикле солнечной активности отмечены большие изменения амплитуды ОНЧ-сигнала, зарегистрированные зимой, по сравнению с летом. На фоне повышения солнечной активности в зимний период ночью регистрируется повышение фазовой задержки на радиотрассе меньшей протяженности Хабаровск-Якутск (1400 км) на 23 ± 6°.

Ключевые слова: ОНЧ радиоволны, волновод Земля-ионосфера, радиошум.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-122-136

Поступила в редакцию: 20.10.2020

В окончательном варианте: 03.02.2021

Для цитирования. Корсаков А. А., Козлов В. И., Павлов Е. А. Суточные и сезонные вариации амплитуды и фазы радиосигналов передатчиков РСДН-20 и интенсивности радиошумов (11.9 кГц), зарегистрированных в Якутске в 2009-2017 гг. // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. № 1. C. 122-136. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-122-136

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания по проекту II.16.2.1 (номер госрегистрации №АААА-А17-117021450059-3) и частично при поддержке РФФИ №18-45-140028 р_а.

Конкурирующие интересы. Авторы заявляют, что конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Все авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами.

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Корсаков А. А., Козлов В. И., Павлов Е. А, 2021

PACS 94.20.ws, 94.20.Bb, 94.20.de, 94.20.dg, 92.60.Vb

Research Article

Diurnal and seasonal amplitude and phase variations of the radio signals of RSDN-20 transmitters and the intensity of radio noise (11.9 kHz) registered in Yakutsk during 2009-2017

A. A. Korsakov¹, V. I. Kozlov¹, Ye. A. Pavlov¹²

¹Yu. G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakut Scientific Centre of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 677027, Yakutsk, Lenin ave., 31, Russia
²M. K. Ammosov North–Eastern Federal University, 677000, Yakutsk, Belinskogo st., 58, Russia

E-mail: korsakovaa@ikfia.ysn.ru

The daily, seasonal and interannual variations of the radio noise intensity, the amplitude and phase of signals from the long-range navigation radio system RSDN-20 are analyzed based on the registration at a frequency of 11.904 kHz in Yakutsk during increase, maximum and decrease periods in the 24th solar cycle activity (2009-2017). The most pronounced seasonal daytime amplitude variations. The signal phase delay increase from day to night was recorded, which is characteristic of an increase in the effective height of the Earthionosphere waveguide. The observed phase delay decrease in the winter night time on the short radio propagation path Khabarovsk-Yakutsk can be explained by the interference of higher-order modes. There is an asymmetry of the daytime seasonal variations of the amplitude of VLF radio signals (11.904 kHz). During daytime, seasonal variations in amplitude and phase are relatively stable from year to year. Against the background of an increase in solar activity in winter, at night, the phase delay increase is recorded by 23 ± 6°on a shorter radio path Khabarovsk-Yakutsk (1400 km).

Key words: VLF radio wave propagation, Earth — ionosphere waveguide, radio noise.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-122-136

Original article submitted: 20.10.2020

Revision submitted: 03.02.2021

For citation. Korsakov A. A., Kozlov V. I., Pavlov Ye. A. Diurnal and seasonal amplitude and phase variations of the radio signals of RSDN-20 transmitters and the intensity of radio noise (11.9 kHz) registered in Yakutsk during 2009-2017. Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2021, 34: 1, 122-136. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-122-136

Funding. The work was carried out within the framework of the state assignment for project II.16.2.1 (state registration number №AAAA-A17-117021450059-3) and partially with the support of the Russian Foundation for Basic Research №18-45-140028 r_a.

Competing interests. The authors declare that there are no conflicts of interest regarding authorship and publication.

Contribution and Responsibility. All authors contributed to this article. Authors are solely responsible for providing the final version of the article in print. The final version of the manuscript was approved by all authors.

The content is published under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International
License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Korsakov A. A., Kozlov V. I., Pavlov Ye. A., 2021

Список литература/References

  1. Данилов А.Д. и др., Метеорологические эффекты в ионосфере, Гидрометеоиздат, Л., 1987, 271 с. [Danilov A.D. et al., Meteorologicheskie effekty v ionosfere, Gidrometeoizdat, L., 1987, 271 pp.]
  2. Silber I., Price C., “On the use of VLF narrowband measurements to study the lower ionosphere and the mesosphere–lower thermosphere”, Surveys in Geophysics, 38 (2017), 407–441.
  3. Barr R., Jones D. L., Rodger C. J., “ELF and VLF radio waves”, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 62:17–18 (2000), 1689–1718.
  4. Parrot M., Inan U. S., Lehtinen N. G., “V-shaped VLF streaks recorded on DEMETER above powerful thunderstorms”, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 113:A10 (2008), A10310.
  5. Thomson N. R., Clilverd M. A., “Solar cycle changes in daytime VLF subionospheric attenuation”, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 62:7 (2000), 601–608.
  6. Silber I., Price C., Rodger C. J., “Semi-annual oscillation (SAO) of the nighttime ionospheric D region as detected through ground-based VLF receivers”, Atmospheric Chemistry and Physics, 16 (2016), 3279–3288.
  7. Thomson N. R., Clilverd M. A., Rodger C. J., “Low-latitude ionospheric D region dependence on solar zenith angle”, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 119:8 (2014), 6865–6875.
  8. Silber I. et al., “Links between mesopause temperatures and ground-based VLF narrowband radio signals”, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 118:10 (2013), 4244–4255.
  9. Pal S., Hobara Y., “Mid-latitude atmosphere and ionosphere connection as revealed by very low frequency signals”, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 138-139 (2016), 227–232.
  10. Smirnova N.V., Danilov A. D., “Effects of Solar activity in the D region of the ionosphere”, Geomagnetism and aeronomy, 38:3 (1998), 334–340.
  11. Нестеров В. И., “Влияние солнечной активности на фазу принимаемого сигнала ОНЧ-диапазона”, Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 22:3 (2019), 21–26. [Nesterov V. I., “Vliyanie solnechnoy aktivnosti na fazu prinimaemogo signala ONCh-diapazona”, Fizika volnovykh protsessov i radiotekhnicheskie sistemy, 22:3 (2019), 21–26].
  12. Peters D. H. W., Entzian G., “Long-term variability of 50 years of standard phase-height measurement at Kuhlungsborn, Mecklenburg, Germany”, Advances in Space Research, 55:7 (2015), 1764–1774.
  13. Calvo N. et al., “Nonlinearity of the combined warm ENSO and QBO effects on the Northern Hemisphere polar vortex in MAECHAM4 simulations”, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 114: D13109 (2009), D13109 1–11.
  14. Макаров Г. И., Новиков В. В., Орлов А. Б., “Современное состояние исследований распространения СДВ в волноводном канале Земля ионосфера (Обзор)”, Известия ВУЗов. Радиофизика, 13:3 (1970), 321–355. [Makarov G. I., Novikov V.V., Orlov A. B., “Modern state of investigations of the propagation of ultralong waves in the earth-ionospheric waveguide channel (review)”, Radiophysics and Quantum Electronics, 13:3 (1970), 245-272].
  15. Каримов Р. Р. и др., “Вариации параметров сигналов Радиостанций, регистрируемых в Якутске в диапазоне очень низких частот”, Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 9:4 (2012), 57–62. [Karimov R.R. et al., “Variatsii parametrov signalov Radiostantsiy, registriruemykh v Yakutske v diapazone ochen’ nizkikh chastot”, Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 9:4 (2012), 57-62].
  16. Альперт Я. Л., Распространение электромагнитных волн и ионосфера, Изд. 2-е, переработанное и дополненное, Наука, М., 1972, 564 с. [Al’pert Ya. L., Rasprostranenie elektromagnitnykh voln i ionosfera, Izd. 2-e, pererabotannoe i dopolnennoe, Nauka, M., 1972, 564 pp.]
  17. Tarabukina L., Kozlov V., “Seasonal Variability of Lightning Activity in Yakutia in 2009–2019”, Atmosphere, 11:9 (2020), 918.

Корсаков Алексей Анатольевич – мадший научный сотрудник, лаборатория радиоизлучений ионосферы и магнитосферы, Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю. Г. Шафера СО РАН, Якутский научный центр СО РАН, г. Якутск, Россия, ORCID 0000-0003-1892-1839.

Korsakov Aleksey Anatol’evich – Ph. D. (Phys. & Math.), Junior Researcher, Laboratory of Ionosphere and Magnetosphere Radio Emissions, Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy named after Yu. G. Shafer SB RAS, Yakut Scientific Centre of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk, Russia, ORCID 0000-0003-1892-1839.


Козлов Владимир Ильич – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория радиоизлучений ионосферы и магнитосферы, Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю. Г. Шафера СО РАН, г. Якутск, Россия, ORCID: 0000-0001-7683-8668.


Kozlov Vladimir Il’ich – Ph.D. (Phys. & Math.), Leading Researcher, Laboratory of Radio Emission of the Ionosphere and Magnetosphere Institute of Cosmo-physical Research and Aeronomy Yu. G. Shafer SB RAS, Yakutsk, Russia, ORCID: 0000-0001-7683-8668.


Павлов Егор Айсенович – инженер, Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук, Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск, Россия, ORCID: 0000-0001-7585-4084.


Pavlov Egor Aysenovich – Engineer, Yu. G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakut Scientific Centre of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk, Russia, ORCID: 0000-0001-7585-4084.