Наукова діяльність

Наукові проекти

Іоносферні нелінійні ефекти, що спостерігалися під час поширення КХ сигналів на дуже великі відстані

Yuri Yampolski, Gennady Milikh, Andriy Zalizovski, Alexander Koloskov, Artem Reznichenko, Eliana Nossa, Paul A. Bernhardt, Stan Briczinski, Savely M. Grach, Alexey Shindin, Evgeny Sergeev. Ionospheric Non-linear Effects Observed During Very-Long-Distance HF Propagation. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 22 March 2019 | https://doi.org/10.3389/fspas.2019.00012

Web of Science, SCOPUS, 2015 CiteScore  4.33, 2017 CiteScore 4.45, Impact factor 3.63

Electronic ISSN: 2296-987X   https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fspas.2019.00012/full

Стаття присвячена дослідженням на станції «Академік Вернадський» ефектів наддалекого поширення короткохвильового (КХ) випромінювання наземних передавачів, яке відбувається в іоносферному хвилеводі. Стандартним способом поширення КХ-сигналу на дуже великі відстані прийнято вважати багатострибковий механізм – коли випромінювання до декілька десятків разів відбивається від іоносфери і поверхні Землі. Однак кожне відбиття від Землі і проходження крізь нижню іоносферу призводить до сильного поглинання сигналу і серйозно зменшує ефективність наддалекого КХ-зв’язку. Щоб знизити втрати потужності, потрібно, щоб сигнал після відбиття від основного іоносферного шару F не потрапляв на Землю, а поширювався в іоносферному хвилеводі між шаром F та шаром E, що знаходиться нижче від нього, та де поглинання КХ-хвиль є незначним. В роботі розглянуті три експерименти, які були спеціально проведені для «живлення» іоносферного хвилеводу. Щоб направити сигнал у хвилевід, автори використовували спеціальні дослідницькі передавачі – нагрівні стенди, випромінювання яких є настільки потужним, що «нагріває» іоносферу, генеруючи в ній велику кількість неоднорідностей різних просторових масштабів. Розсіюючись на них, КХ-сигнал потрапляє в іоносферний хвилевід в північній півкулі і виходить з нього тільки поблизу Української антарктичної станції, відбиваючись від іоносферних неоднорідностей, що виникають під час заходу Сонця.

Перший експеримент був проведений з нагрівним стендом EISCAT, розташованим у Норвегії. Прийом випромінювання вівся в Антарктиді і Україні. Виявилося, що на таких різних трасах сигнали поводяться повністю синхронно. Таку поведінку було пояснено відкритим авторами ефектом саморозсіювання сигналу в іоносферний хвилевід, коли випромінювання створює над нагрівним стендом неоднорідності на яких воно ж і розсіюється. Ці неоднорідності однаковим чином модулюють властивості сигналу перед потраплянням у хвилевід – тому властивості сигналу були подібними в обох пунктах прийому.

Другий експеримент був виконаний за більш складною схемою, щоб вивчити особливості нового ефекту. Досліджуваний сигнал випромінювався найпотужнішим у світі нагрівним стендом HAARP, який розташовано на Алясці. Прийом випромінювання проводився в Антарктиді і поблизу самого стенду. Причому в останньому випадку приймалося так зване штучне радіовипромінювання іоносфери (ШРІ) яке виникає при «нагріванні» плазми. Параметри цього випромінювання дозволяють визначити просторовий масштаб неоднорідностей, які генерує стенд. Під час експерименту частота «нагрівного» випромінювання спеціально змінювалася, що призводило до зміни масштабу неоднорідностей, які генеруює стенд. Вимірювання в Антарктиді показали, що як тільки масштаб неоднорідностей став сумірним з половиною довжини хвилі «нагрівного» випромінювання (такий масштаб є найбільш ефективним для розсіювання в хвилевід), інтенсивність сигналу на стнації «Академік Вернадський» різко зросла. Це підтвердило факт хвилеводного поширення.

Третій експеримент був проведений зі стендом в Аресібо (Пуерто-Ріко). Цей стенд розташований в місці, де кут між лініями магнітного поля і поверхнею Землі є дуже близьким до 45о. Оскільки неоднорідності, що їх створює стенд, витягуються уздовж ліній магнітного поля Землі, вони відбивають спрямоване вгору «нагрівне» випромінювання на південь, де знаходиться українська антарктична станція, та практично  в горизонтальному напрямку. Це забезпечує ефективне «живлення» хвилеводу. Автори провели взаємну обробку інтенсивності сигналів ШРІ, які було зареєстровано поблизу стенду, і широкосмугової компоненти сигналу стенду, виміряної на станції. Виявилося, що коли стенд працював на повну потужність і для ШРІ спостерігалися нелінійні ефекти, штучне радіовипромінювання іоносфери було добре корельовано із сигналом, записаним в Антарктиді. При малій потужності стенду кореляція була відсутня. В цьому експерименті факт живлення хвилеводу також було підтверджено.

Проведені виміри показали, що нагрівний стенд можна використовувати для керованого «живлення» іоносферного хвилеводу і створення таким чином умов для передачі КХ-сигналів на наддалекі відстані з мінімальним поглинанням.

 

 

Оцінка фенології та репродуктивної успішності морських птахів, що гніздяться у колоніях, з використанням камер із запрограмованим часом реєстрації

(Estimating nest‐level phenology and reproductive success of colonial seabirds using time‐lapse cameras)

Jefferson T. Hinke, Andres Barbosa, Louise M. Emmerson, Tom Hart,  Mariana A Juáres Malgorzata,  Korczak‐Abshire, Gennadi Milinevsky, Mercedes Santos Philip N. Trathan, George M. Watters, Colin Southwell  // Methods in Ecology and Evolution (Journal of the British Ecological Society)

Як реагувати на глобальне потепління на планеті та зберегти антарктичне довкілля – відповісти на ці питання допоможуть дані, зібрані українськими науковцями разом з іноземними колегами в Антарктиді. Сьогодні, 16 травня 2018 року, вони були опубліковані в одному з найрейтинговіших наукових видань світу –журналі Британського екологічного товариства «Методи в екології та еволюції».

У межах міжнародного проекту науковці з 7 країн встановили понад 50 камер для постійного спостереження в колоніях пінгвінів на Антарктичному півострові. Протягом всього часу камери реєстрували успішність виведення пташенят пінгвінів. Це дало змогу створити принципово нову базу даних щодо гніздової поведінки пінгвінів Дженту та Аделі (Pigoscelis papua та Pigoscelis adeliae) для визначення хронології їх розмноження та репродуктивної успішності популяції.

Результати дослідження дозволять здійснити прогноз реакції цих птахів на зміни середовища Антарктики та на вплив промислу криля (ряд дрібних морських нектонних ракоподібних, – ред.) у прибережних водах Антарктичного півострова. Отримані дані стали основою для спільної статті науковців проекту під назвою «Оцінка фенології та репродуктивної успішності морських птахів, що гніздяться у колоніях, з використанням камер із запрограмованим часом реєстрації».

Необхідні дослідження українські полярники провели в межах міжнародного проекту з вивчення екосистем Антарктики. Він був започаткований 2016 року дослідниками з США, Аргентини, Польщі, Австралії та України. Потому до нього приєдналися науковці з Великої Британії та Іспанії. Нашу країну в проекті представляє Геннадій Міліневський, завідувач науково-дослідної лабораторії фізики космосу КНУ імені Тараса Шевченка, а також Національний антарктичний науковий центр, який забезпечує логістичну підтримку.

Довідково: журнал Британського екологічного товариства «Методи в екології та еволюції» за рейтингом 2016 р. посідав 13-е місце з 153 в сфері екології