Focusing of high-frequency electromagnetic fields by local inhomogeneities of the ionospheric electron density

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

A recently developed and published specific analytical approach to the description of the processes of high-frequency electromagnetic waves propagation in the regular spherically-layered background ionosphere has been generalized to the case when the presence of medium-scale three-dimensional inclusions into the background ionosphere is also adopted. These inclusions essentially change the total ray pattern of the wave field. The effect of the local inhomogeneities has been analytically described as an additional phase increment of each wave component, with the distortion of its ray path being taken into account. The results of computations are presented that manifest the wave field focusing effects as they depend on the characteristics of the ionospheric inhomogeneities.

About the authors

N. N. Zernov

Saint-Petersburg State University

Universitetskaya emb., 7–9, Saint-Petersburg, 199034 Russian Federation

M. A. Bisyarin

Saint-Petersburg State University

Email: m.bisyarin@spbu.ru
Universitetskaya emb., 7–9, Saint-Petersburg, 199034 Russian Federation

V. E. Gherm

Saint-Petersburg State University

Universitetskaya emb., 7–9, Saint-Petersburg, 199034 Russian Federation

References

  1. Mакаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. М.: Наука, 1991.
  2. Mакаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение радиоволн в волноводе Земля-ионосфера и в ионосфере. М.: Наука, 1993.
  3. Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Сов. радио, 1970.
  4. Wait J.R. Electromagnetic Waves in Stratified Media. N.Y.: Pergamon Press, 1962.
  5. Растягаев Д.В., Палкин Е.А., Лукин Д.С. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2021. Т. 64. № 8–9. С. 590.
  6. Лукин Д.С., Палкин Е.А. Численный канонический метод в задачах дифракции и распространения электромагнитных волн в неоднородных средах. М.: Изд-во МФТИ, 1982.
  7. Koval A., Chen Y., Stanislavsky A., Zhang Q.-H. // J. Geophysical Research. Space Phys. 2017. V. 122. № 9. P. 9092.
  8. Koval A., Chen Y., Stanislavsky A. et al. // J. Geophysical Research. Space Phys. 2018. V.123. № 11. P. 8940.
  9. Lynn K.J.W., Balan N., Klimenko M.V. et al. // J. Geophysical Research. Space Phys. 2020. V. 125. № 7. Article No. e2019JA027575.
  10. Резниченко А.И., Колосков Ф.В., Сопин Ф.Ф., Ямпольский Ю.М. // Радиофизика и радиоастрономия. 2020. T. 25. № 2. С. 118.
  11. Carrano C.S., Retterer J.M., Groves K.M. et al. // Proc. 33rd URSI General Assembly & Scientific Symp. Rome. 29 Aug. – 05 Sept. 2020. N.Y.: IEEE, 2020. Paper No. 9232348.
  12. Зернов Н.Н. // РЭ. 1990. Т. 35. № 8. С. 1590.
  13. Zernov N.N., Gherm V.E., Zaalov N.Yu., Nikitin A.V. // Radio Sci. 1992. V.27. № 2. P. 235.
  14. Zernov N.N., Lundborg B. The Statistical Theory of Wave Propagation and HF Propagation in the Ionosphere with Local Inhomogeneities. Uppsala: Swedish Inst. of Space Phys., 1993.
  15. Zernov N.N., Lundborg B. // Radio Sci. 1996. V. 31. № 1. P. 67.
  16. Воронцов А.В., Герм В.Э., Зернов Н.Н. Проблемы дифракции и распространения волн. Т. 25 / Под ред. Г. И. Макарова. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1993. С. 108.
  17. Зернов Н.Н. // РЭ. 1994. Т. 39. № 2. С. 241.
  18. Зернов Н.Н., Бисярин М.А., Герм В.Э. // РЭ. 2023. Т. 68. № 6. С. 563.
  19. Zernov N.N., Bisyarin M.A., Gherm V.E. // Proc. 34th URSI General Assembly & Scientific Symp. 2021. Rome. 28 Aug. – 04 Sept. N.Y.: IEEE, 2021. Paper No. 9560525.
  20. Крюковский А.С., Лукин Д.С., Михалева Е.В., Растягаев Д.В. // РЭ. 2023. Т. 68. № 6. С. 553.
  21. Крюковский А.С., Лукин Д.С., Черняк Я.М. // Тр. XXIV Всерос. науч. конф. по распространению радиоволн. Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН. 2014. Т. 4. С. 179.
  22. Warrington E.M., Zaalov N.Yu., Naylor J.S., Stocker A.J. // Radio Sci. 2012. V. 47.
  23. Герм В.Э., Гогин Ю.А., Зернов Н.Н. // Вестник СПбГУ. Сер. 4. Физика. Химия. 2001. Вып. 2 (№ 12). С. 32.
  24. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences