Супердвойная авроральная радарная сеть
Супердвойная авроральная радарная сеть | |
| Учредил | 1993 ( 1993 ) |
|---|---|
| Цель | Исследование ионосферы |
| Принадлежность | .svg/1280px-Flag_of_Australia_(converted).svg.png) Университет Ла Троба .svg/1280px-Flag_of_Canada_(Pantone).svg.png) Университет Саскачевана  NSSC, CAS ПРАЙС  ИРАП  Британская антарктическая служба Университет Лестера Университет Ланкастера  ИНАФ  Нагойский университет НИКТ НИПР  ЮНИС  САНСА Университет Квазулу-Натал  Вирджинский технологический институт Лаборатория прикладной физики Дартмутский колледж Университет Аляски Фэрбенкс |
Super Dual Auroral Radar Network ( SuperDARN ) — международная научная радарная сеть [1] [2], состоящая из 35 [3] высокочастотных (HF) радаров, расположенных как в Северном, так и в Южном полушариях . Радары SuperDARN в основном используются для картирования высокоширотной плазменной конвекции в области F ионосферы , но радары также используются для изучения более широкого спектра геокосмических явлений, включая выровненные по полю токи , магнитное пересоединение , геомагнитные бури и суббури , магнитосферные МГД- волны, мезосферные ветры через следы ионизации метеоров и асимметрии межполушарной плазменной конвекции. [2]
В проекте SuperDARN принимают участие радары, эксплуатируемые JHU/APL , Virginia Tech , Дартмутским колледжем , Геофизическим институтом при Университете Аляски в Фэрбанксе , Институтом космических и атмосферных исследований при Университете Саскачевана , Университетом Лестера , Университетом Ланкастера , Университетом Ла Троба , Лабораторией солнечно-земной среды при Университете Нагои , Британской антарктической службой и Институтом космической астрофизики и планетологии (INAF-IAPS Италия).
История
В 1970-х и 1980-х годах для изучения выровненных по полю ионосферных неоднородностей в области E использовались высокочастотные (VHF) когерентные рассеивающие радары Scandinavian Twin Auroral Radar Experiment (STARE). Используя два радара с перекрывающимися полями зрения, можно было определить двумерный вектор скорости потока ионосферной плазмы в области E. [2] Однако неоднородности наблюдались только тогда, когда волновой вектор радара был перпендикулярен магнитному полю в области рассеяния.
Это означало, что существовала проблема с работой на VHF, поскольку частоты VHF не допускают большой рефракции передаваемого вектора радиолокационной волны; таким образом, требование перпендикулярности не могло быть легко выполнено на высоких широтах. Однако на частотах HF рефракция вектора радиолокационной волны больше, и это позволяет выполнить требование перпендикулярности на высоких широтах. Рефракция радиоволн в ионосфере является сложным нелинейным явлением, управляемым уравнением Эпплтона –Хартри .
В 1983 году в Гус-Бей, Лабрадор, Канада, начал работу HF-радар с управляемым лучом и 16 логопериодическими антеннами. [1] Сравнение измерений скорости ионосферной плазмы в области F с радара Гус-Бей с радаром некогерентного рассеяния Sondestrom показало, что радар Гус-Бей способен измерять скорость конвекции плазмы в области F. Магнитно-сопряженный радар был построен в Антарктиде на исследовательской станции Halley в 1988 году в рамках Полярного англо-американского сопряженного эксперимента (PACE). PACE обеспечивал одновременные сопряженные исследования ионосферных и магнитосферных явлений. [2]
Из PACE, который смог определить только один компонент 2D ионосферной скорости, стало очевидно, что определение 2D ионосферной скорости будет выгодным. Объединение измерений скорости из Goose Bay со вторым радаром когерентного рассеяния в Шеффервилле в 1989 году позволило провести 2D определение ионосферной скорости в области F.
Эта работа привела к SuperDARN, сети HF-радаров с парами радаров, имеющих перекрывающиеся поля зрения. Такая компоновка позволила определить полную 2D скорость конвекции ионосферной плазмы. Благодаря развитию моделей усвоения данных радары, недавно добавленные в сеть, не обязательно имеют перекрывающиеся поля зрения. Используя данные со всех радаров SuperDARN в северном или южном полушарии, можно определить схему конвекции ионосферной плазмы — карту скорости плазмы в высоких широтах на высотах области F (300 км). [2]
Основные цели
Основными целями SuperDARN являются определение или изучение:
- Структура глобальной конвекции — для получения глобального представления о конфигурации плазменной конвекции в высокоширотной ионосфере;
- Динамика глобальной конвекции — для получения глобального представления о динамике конвекции плазмы в высокоширотной ионосфере. (Предыдущие исследования высокоширотной конвекции в основном были статистическими и усредненными по времени);
- Суббури — для проверки различных теорий расширения и сжатия полярной шапки в условиях изменяющегося ММП и наблюдения за крупномасштабной реакцией ночной стороны; модель конвекции на суббури:
- Проявления атмосферных гравитационных волн в ионосфере, [4]
- Высокоширотные плазменные структуры и
- Ионосферные неоднородности
Операции
Радары SuperDARN работают в диапазоне КВ между 8,0 МГц (37 м) и 22,0 МГц (14 м). [2] В стандартном режиме работы каждый радар сканирует 16 лучей с азимутальным разделением ~3,24°, при этом сканирование занимает 1 минуту (интеграция каждого луча ~3 секунды).
Каждый луч делится на 75 (или 100) интервалов дальности по 45 км каждый, и таким образом при каждом полном сканировании каждый радар охватывает 52° по азимуту и более 3000 км по дальности; площадь составляет порядка 1 миллиона квадратных километров.
Радары измеряют доплеровскую скорость (и другие связанные 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 лицензирована по LGPL ). [1]
Сайты SuperDARN
Ниже приведен список сайтов SuperDARN, составленный на основе списка, поддерживаемого Virginia Tech College of Engineering . [5]
По состоянию на 2009 год велась работа по расширению сети в средние широты, включая добавление участков в Хейсе, Канзас (рядом с государственным университетом Форт-Хейс ), Орегоне и на Азорских островах , с целью поддержки картографирования за пределами полярных сияний во время крупных магнитных бурь . [6]
Выведен из эксплуатации
| Имя | Код | Расположение | Координаты | Направление визирования | Институт ПИ | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Северное полушарие | ||||||
| Восточный остров Адак | аде | Остров Адак , Аляска | 51°53′34″с.ш. 176°37′43″з.д. / 51,8929°с.ш. 176,6285°з.д. / 51,8929; -176,6285 | 46.0° | Университет Аляски Фэрбенкс | |
| Запад острова Адак | адв | 51°53′35″с.ш. 176°37′52″з.д. / 51,8931°с.ш. 176,6310°з.д. / 51,8931; -176,6310 | −28,0° | |||
| Блэкстоун | бкс | Блэкстоун , Вирджиния | 37°06′07″с.ш. 77°57′01″з.д. / 37,1019°с.ш. 77,9502°з.д. / 37,1019; -77,9502 | -40,0° | Вирджинский технологический институт | |
| Восточная часть долины Рождества | cve | Кристмас-Вэлли , Орегон | 43°16′13″с.ш. 120°21′24″з.д. / 43,2703°с.ш. 120,3567°з.д. / 43,2703; -120,3567 | 54.0° | Дартмутский колледж | |
| Рождественская долина Запад | cvw | 43°16′15″с.ш. 120°21′31″з.д. / 43,2707°с.ш. 120,3585°з.д. / 43,2707; -120,3585 | −20,0° | |||
| Река Клайд | кли | Река Клайд , Нунавут | 70°29′12″с.ш. 68°30′13″з.д. / 70,4867°с.ш. 68,5037°з.д. / 70,4867; -68,5037 | −55,6° | Университет Саскачевана | |
| Форт Хейс Ист | ехе | Хейс , Канзас | 38°51′31″с.ш. 99°23′19″з.д. / 38,8585°с.ш. 99,3886°з.д. / 38,8585; -99,3886 | 45.0° | Вирджинский технологический институт | |
| Форт Хейс Вест | фхв | 38°51′32″с.ш. 99°23′25″з.д. / 38,8588°с.ш. 99,3904°з.д. / 38,8588; -99,3904 | −25,0° | |||
| Гус-Бей | гбр | Гус-Бей , Ньюфаундленд и Лабрадор | 53°19′04″с.ш. 60°27′51″з.д. / 53,3179°с.ш. 60,4642°з.д. / 53,3179; -60,4642 | 5.0° | ||
| Ханкасалми | хан |  Ханкасалми | 62°18′50″с.ш. 26°36′19″в.д. / 62.3140°с.ш. 26.6054°в.д. / 62.3140; 26.6054 | −12,0° | Университет Лестера | |
| Хоккайдо-Восток | хок | Рикубецу , Хоккайдо | 43°31′54″с.ш. 143°36′52″в.д. / 43,5318°с.ш. 143,6144°в.д. / 43,5318; 143,6144 | 25.0° | Нагойский университет | |
| Хоккайдо-Вест | hkw | 43°32′14″с.ш. 143°36′27″в.д. / 43,5372°с.ш. 143,6075°в.д. / 43,5372; 143,6075 | −30,0° | |||
| Исландия Восток | лед |  Þykkvibær | 63°46′28″с.ш. 20°32′30″з.д. / 63,7744°с.ш. 20,5416°з.д. / 63,7744; -20,5416 | 23.0° | Дартмутский колледж | |
| Исландия Запад | icw | 63°46′26″с.ш. 20°32′45″з.д. / 63,7740°с.ш. 20,5458°з.д. / 63,7740; -20,5458 | -52.0° | |||
| Инувик | инв | Инувик , Северо-Западные территории | 68°24′46″с.ш. 133°46′08″з.д. / 68,4129°с.ш. 133,7690°з.д. / 68,4129; -133,7690 | 26,4° | Университет Саскачевана | |
| Цзямусы Восток | jme | Цзямусы , Хэйлунцзян | 46°46′00″с.ш. 130°29′09″в.д. / 46,7666°с.ш. 130,4859°в.д. / 46,7666; 130,4859 | 44.0° | NSSC, CAS | |
| Капускасинг | кап | Капускасинг , Онтарио | 49°23′34″с.ш. 82°19′19″з.д. / 49,3929°с.ш. 82,3219°з.д. / 49,3929; -82,3219 | −12,0° | Вирджинский технологический институт | |
| Королевский лосось | кср | Королевский лосось , Аляска | 58°41′30″с.ш. 156°39′32″з.д. / 58,6918°с.ш. 156,6588°з.д. / 58,6918; -156,6588 | −20,0° | НИКТ | |
| Кадьяк | код | Кадьяк , Аляска | 57°36′43″с.ш. 152°11′29″з.д. / 57.6119°с.ш. 152.1914°з.д. / 57.6119; -152.1914 | 30.0° | Университет Аляски Фэрбенкс | |
| Лонгйир | лир | Лонгйир , Шпицберген | 78°09′13″с.ш. 16°03′39″в.д. / 78.1535°с.ш. 16.0607°в.д. / 78.1535; 16.0607 | 23,7° | ЮНИС | |
| Þykkvibær | пик | Þykkvibær | 63°46′22″с.ш. 20°32′40″з.д. / 63,7728°с.ш. 20,5445°з.д. / 63,7728; -20,5445 | 30.0° | Университет Лестера | |
| Принц Джордж | пгр | Принс-Джордж , Британская Колумбия | 53°58′52″с.ш. 122°35′31″з.д. / 53,9812°с.ш. 122,5920°з.д. / 53,9812; -122,5920 | −5,0° | Университет Саскачевана | |
| Рэнкин-Инлет | ркн | Ранкин-Инлет , Нунавут | 62°49′41″с.ш. 92°06′47″з.д. / 62,8281°с.ш. 92,1130°з.д. / 62,8281; -92,1130 | 5,7° | ||
| Саскатун | сас | Саскатун , Саскачеван | 52°09′26″с.ш. 106°31′50″з.д. / 52.1572°с.ш. 106.5305°з.д. / 52.1572; -106.5305 | 23,1° | ||
| Шеффервилль | щ | Шеффервиль , Квебек | 54°48′с.ш. 66°48′з.д. / 54,8°с.ш. 66,8°з.д. / 54,8; -66,8 | 15.0° | CNRS/LPCE | |
| Сизиванг Ист | зе | Сизиван , Внутренняя Монголия | 41°49′58″с.ш. 111°56′01″в.д. / 41.8327°с.ш. 111.9337°в.д. / 41.8327; 111.9337 | 42.0° | NSSC, CAS | |
| Сизиванг Вест | сзв | 41°49′58″с.ш. 111°55′51″в.д. / 41.8327°с.ш. 111.9309°в.д. / 41.8327; 111.9309 | -36.0° | |||
| Стокксейри | сто | Стокксейри | 63°51′37″с.ш. 21°01′52″з.д. / 63,8603°с.ш. 21,0310°з.д. / 63,8603; -21,0310 | −59,0° | Университет Ланкастера | |
| Остров Уоллопс | Уол | Уоллопс-Айленд , Вирджиния | 37°51′27″с.ш. 75°30′36″з.д. / 37,8576°с.ш. 75,5099°з.д. / 37,8576; -75,5099 | 35,9° | Лаборатория прикладной физики | |
| Южное полушарие | ||||||
| Имя | Код | Расположение | Координаты | Направление визирования | Институт ПИ | |
| Бакленд Парк | бпк | Бакленд-Парк , Южная Австралия | 34°37′37″ю.ш. 138°27′57″в.д. / 34,6270°ю.ш. 138,4658°в.д. / -34,6270; 138,4658 | 146,5° | Университет Ла Троба | |
| Купол C Восток | дсе |  Станция Конкордия | 75°05′24″ю.ш. 123°21′00″в.д. / 75.090°ю.ш. 123.350°в.д. / -75.090; 123.350 | 115.0° | ИНАФ | |
| Купол C Север | dcn | 75°05′10″ ю.ш. 123°21′35″ в.д. / 75,086° ю.ш. 123,3597° в.д. / -75,086; 123,3597 | -28.0° | |||
| Фолклендские острова | ель |  Фолклендские острова | 51°49′53″ ю.ш. 58°58′45″ з.д. / 51,8314° ю.ш. 58,9793° з.д. / -51,8314; -58,9793 | 178.3° | Британская антарктическая служба | |
| Галлей * | хал | Исследовательская станция Галлея | 75°37′12″ ю.ш. 26°13′09″ з.д. / 75,6200° ю.ш. 26,2192° з.д. / -75,6200; -26,2192 | 165.0° | ||
| Кергелен | кер |  Острова Кергелен | 49°21′03″ ю.ш. 70°15′59″ в.д. / 49,3507° ю.ш. 70,2665° в.д. / -49,3507; 70,2665 | 168.0° | IRAP/CNRS/IPEV | |
| Мак-Мердо | мсм | Станция Мак-Мердо | 77°50′15″ ю.ш. 166°39′21″ в.д. / 77,8376° ю.ш. 166,6559° в.д. / -77,8376; 166,6559 | 300.0° | Университет Аляски Фэрбенкс | |
| САНАЭ * | сан | Станция САНАЭ IV | 71°40′37″ ю.ш. 2°49′42″ з.д. / 71,6769° ю.ш. 2,8282° з.д. / -71,6769; -2,8282 | 173,2° | САНСА | |
| Южный полюс | спс | Станция на Южном полюсе | 89°59′42″ ю.ш. 118°17′28″ в.д. / 89,995° ю.ш. 118,291° в.д. / -89,995; 118,291 | 75,7° | Университет Аляски Фэрбенкс | |
| Сёва Ист * | сайе | Станция Сёва | 69°00′31″ ю.ш. 39°36′01″ в.д. / 69.0085° ю.ш. 39.6003° в.д. / -69.0085; 39.6003 | 106,5° | НИПР | |
| Сёва Юг * | сис | 69°00′39″ю.ш. 39°35′24″в.д. / 69.0108°ю.ш. 39.5900°в.д. / -69.0108; 39.5900 | 159.0° | |||
| Тигр | тиг | Остров Бруни , Тасмания | 43°23′59″ ю.ш. 147°12′58″ в.д. / 43,3998° ю.ш. 147,2162° в.д. / -43,3998; 147,2162 | 180.0° | Университет Ла Троба | |
| Анвин | нев |  Аваруа , недалеко от Инверкаргилла | 46°30′47″ ю.ш. 168°22′34″ в.д. / 46,5131° ю.ш. 168,3762° в.д. / -46,5131; 168,3762 | 227,9° | ||
| Чжуншань | чжо | Станция Чжуншань | 69°22′36″ ю.ш. 76°22′05″ в.д. / 69,3766° ю.ш. 76,3681° в.д. / -69,3766; 76,3681 | 72,5° | ПРАЙС | |
* : Часть эксперимента по наблюдению за полярными сияниями в Южном полушарии
Покрытие
Северное полушарие
- Поскольку сеть SuperDARN развивалась на Западе в конце холодной войны, покрытие арктических регионов России оставляет желать лучшего.
- Хотя недостатка в возможных местах покрытия арктических регионов России из Северной Европы и Аляски нет, покрытие, скорее всего, будет некачественным.
- Хотя российские университеты сотрудничали с Университетом Лестера и установили ВЧ-радар в Сибири, проблемы с государственным финансированием ограничили эксплуатацию радара.
- Полярный научно-исследовательский институт Китая расширил покрытие средних широт, окрестив расширение SuperDARN «AgileDARN» [7]
Южное полушарие
- Хотя Антарктида покрыта достаточно хорошо, субантарктические регионы не имеют равномерного покрытия из-за большой площади океана.
- Взаимодействие программного обеспечения Java VM с отображением в реальном времени (когда оба полюса могут наблюдаться одновременно) все еще находится в стадии разработки.
Ежегодные семинары SuperDARN
Каждый год научное сообщество SuperDARN собирается для обсуждения науки, операций, оборудования, программного обеспечения и других вопросов, связанных с SuperDARN. Традиционно этот семинар проводится одной из групп SuperDARN PI, часто в их домашнем учреждении или в другом месте, например, на площадке, близкой к установке радара. Список мест проведения семинаров SuperDARN и их принимающих учреждений приведен ниже:
| Год | Место проведения | Принимающее учреждение |
|---|---|---|
| 2025 | Блэксбург, Вирджиния, США | Вирджинский политехнический технологический институт (VT) |
| 2024 | Пекин, Китай | Национальный центр космических наук, Китайская академия наук |
| 2023 | Дракенсберг, Южная Африка | Университет Квазулу-Натал |
| 2022 | Онлайн | Национальный центр космических наук, Китайская академия наук |
| 2021 | Онлайн | Университет Саскачевана |
| 2020 | Онлайн | Университет Квазулу-Натал |
| 2019 | Фудзиёсида, Яманаси, Япония | Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT) |
| 2018 | Баниульс-сюр-Мер, Франция | Научно-исследовательский институт астрофизики и планетологии (IRAP) |
| 2017 | Сан-Квирико-д'Орча, Сиена, Италия | Институт космической астрофизики и планетологии (IAPS) Национального института астрофизики (INAF) |
| 2016 | Фэрбанкс, Аляска, США | Геофизический институт, Университет Аляски, Фэрбенкс |
| 2015 | Лестер, Великобритания | Группа физики радио и космической плазмы (RSPP), Университет Лестера |
| 2014 | Лонгйирбюен, Шпицберген, Норвегия | Университетский центр на Свальбарде (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 — Германская магнитная обсерватория, HMO) |
| 2009 | Каржез, Корсика, Франция | Национальный центр научных исследований (CNRS) |
| 2008 | Ньюкасл, Новый Южный Уэльс, Австралия | Факультет математических и физических наук, Университет Ньюкасла |
| 2007 | Абасири, Хоккайдо, Япония | Институт исследований окружающей среды космоса и Земли, Нагойский университет |
| 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, Университет Аляски, Фэрбенкс |
| 2001 | Венеция, Италия | |
| 2000 | Бичворт, Виктория, Австралия | Университет Ла Троба |
| 1999 | Рейкьявик, Исландия | |
| 1998 | Токио, Япония | Национальный институт полярных исследований (NIPR) |
| 1997 | Заповедник Итала, Южная Африка | |
| 1996 | Элликотт-Сити, Мэриленд, США | |
| 1995 | Madingley Hall, Кембридж, Великобритания |
Ссылки
- ^ ab Greenwald, RA (1 февраля 1995 г.). "DARN/SuperDARN". Space Science Reviews . 71 ( 1– 4): 761– 796. Bibcode :1995SSRv...71..761G. doi :10.1007/BF00751350. S2CID 197458551.
- ^ abcdef Чишам, Г. (1 января 2007 г.). «Десятилетие сети супердвойных авроральных радаров (SuperDARN): научные достижения, новые методы и будущие направления». Surveys in Geophysics . 28 (1): 33– 109. Bibcode : 2007SGeo...28...33C. doi : 10.1007/s10712-007-9017-8 .
- ^ Ruohoniemi, MJ "VT SuperDARN Home: Virginia Tech SuperDARN" . Получено 23 февраля 2015 г.
- ^ "Gravity wave", Wikipedia , 8 декабря 2022 г. , получено 17 февраля 2023 г.
- ^ "Radar Information". Virginia Tech . Получено 3 января 2025 г.
- ^ "APL Part of International Team Expanding Space Weather Radar Network". Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса . 30 августа 2009 г. Получено 7 января 2015 г.
- ^ "SuperDARN Workshop 2016". SuperDARN Workshop 2016 . Университет Аляски, Фэрбанкс . Получено 10 августа 2016 .
Научные работы
Научные работы, связанные с SuperDARN и связанными с ним технологиями
- Двойные импульсные операции с SuperDARN
- Радар TIGER, расширение SuperDARN [ постоянная мертвая ссылка ]
Отображение радара SuperDarn в реальном времени
- Отображение Java-апплета в реальном времени. Архивировано 15 августа 2012 г. на Wayback Machine (Североамериканская Арктика)
Внешние ссылки
Каждый участвующий университет должен быть указан здесь. Поскольку это сайты текущих исследований, эти ссылки могут быть изменены.
Станции Северного полушария
- Канада: SuperDARN в Университете Саскачевана
- США:SuperDARN Архивировано 2 февраля 2021 г. в Wayback Machine в Геофизическом институте Университета Аляски
- США: SuperDARN в Virginia Tech
- США: SuperDARN в Дартмутском колледже в Нью-Гемпшире
- Великобритания: SuperDARN Великобритания
Станции Южного полушария
- Австралия: SuperDARN Tiger в Университете Ла Троба
- ...
