Для анализа рефракционных характеристик электромагнитного излучения, прошедшего через плазменную оболочку уединенного физического объекта, используется аппарат математического моделирования, основанный на представлениях геометрической оптики. Цель настоящей работы заключается в исследовании методом компьютерного моделирования особенностей рефракции излучения внешнего источника при просвечивании объекта, окруженного изотропной плазмой с крупномасштабными неоднородностями электронной концентрации. Для численных расчетов рефракционных эффектов плазмы в качестве исходной взята система обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. При реализации вычислительной схемы использован язык программирования Python. Приведены результаты расчетов влияния фоновой и возмущенной плазменной оболочки на рефракцию излучения при просвечивании объекта. Рассмотрены возмущения плазмы в виде локализованных крупномасштабных неоднородностей обедненной и обогащенной электронной концентрации. В рамках принятой модели выявлены условия существенного изменения дистанции переноса излучения вследствие различных механизмов распространения, связанных с влиянием пространственной структуры плазменных возмущений. Показано, что волноводный механизм распространения излучения в системе «неоднородность – фоновая оболочка» является одним из механизмов, приводящих к возможной регистрации излучения внешнего источника, расположенного глубоко в теневой области объекта. В качестве волноводного канала может выступать полость плазменного возмущения либо пространство между фронтом возмущения и фоновой плазменной оболочкой.
Apparatus of mathematical modeling is used for analyze of refraction characteristics of electromagnetic radiation propagated through plasma shell of physical object. This apparatus bases on concept of geometrical optics. Purpose of this work consists of investigation by method of computer modeling of features of refraction of radiation of external source at radio sounding surrounded isotropic plasma with large–scale inhomogeneities of electron concentration. System of ordinary differential equations the first order is used as initial for numerical calculations of refraction effects of plasma. Language of programming Python is used for realization of calculation scheme. Results of calculations of impact of background and perturbed plasma shell on refraction of radiation at radio sounding are adduced. Plasma perturbations in kind localized large–scale inhomogeneities of depleted and enriched electron concentration are considered. Conditions of significant change of distance of radiation transport due to various mechanisms of propagation related to impact of spatial structure of plasma inhomogeneities are determined within the framework of the accepted model. Shown, that waveguide mechanism of propagation of radiation in a system “inhomogeneity – background shell” is one of mechanisms leading to possible registration of radiation of external source localized deeply in shadow area of object. Cavity of plasma inhomogeneity or space between inhomogeneity front and background plasma shell can perform as waveguide channel.
1. Попов С. Б., Постнов К. А., Пширков М. С. Быстрые радиовсплески // Успехи физических наук. 2018. Т. 188. Вып. 10. С. 1063–1079. DOI: 10.3367/UFNr.2018.03.038313.
2. Современные достижения в плазменной гелиогеофизике / Под ред. Л. М. Зеленого, А. А. Петруковича, И. С. Веселовского. М: ФИЗМАТЛИТ, 2018. 688 с. ISBN 978-5-9221-1796-8.
3. Яковлев О. И., Якубов В. П., Урядов В. П., Павельев А. Г. Распространение радиоволн. М.: ЛЕНАНД, 2009. 496 с. ISBN 978-5-9710-0183-6.
4. Афанасьев Н. Т., Чудаев С. О. Диагностика стохастического ионосферного канала в декаметровом диапазоне радиоволн // Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6. № 4. С. 77–85. DOI: 10.12737/szf-64202010.
5. Ефимов А. И., Луканина Л. А., Чашей И. В., Коломиец С. Ф., Бёрд М. К., Петцольд М. Наблюдение возмущенных плазменных структур в окрестности Солнца и околоземном пространстве методами радиозондирования и локальных измерений // Космические исследования. 2020. Т. 58. № 6. С. 495–502. DOI: 10.31857/S0023420620060047.
6. Тамбовцев В. И., Шевяков И. А., Литвинов А. А. Радиопрозрачность ионизованной оболочки, образующейся вокруг гиперзвукового объекта в мезосфере // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2015. Т. 15. № 3. С. 142–146. DOI: 10.14529/ctcr150317.
7. Злыднев Е. Н., Тамбовцев В. И., Шевяков И. А. Преломление и отражение радиоволн на фронте ударной волны в плазме спускаемого аппарата // Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. 2018. Т. 74. № 3. C. 118–124.
8. Тюльбашев С. А., Чашей И. В., Субаев И. А., Китаева М. А. Исследование ярких компактных радиоисточников северной полусферы на частоте 111 МГц // Астрономический журнал. 2020. Т. 97. № 5. С. 378–398. DOI: 10.31857/S0004629920060067.
9. Саванов И. С., Шематович В. И. Активность звезд с планетными системами и ее влияние на потерю атмосферы горячими экзопланетами // Астрофизический бюллетень. 2021. Т. 76. № 4. С. 533–557. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/aktivnost-zvezd-s-planetnymi-sistemami-i-ee-vliyanie-na-poteryu-atmosfery-goryachimi-ekzoplanetami (дата обращения: 06.05.2026).
10. Еселевич В. Г., Еселевич М. В., Зимовец И. В. О возможном различии в формировании корональных выбросов массы двух типов // Солнечно-земная физика. 2022. Т. 8. № 2. С. 12–22. DOI: 10.12737/szf-82202202.
11. Ефимов А. И., Смирнов В. М., Чашей И. В., Набатов А. С. Крупномасштабные возмущения солнечного ветра по данным радиопросвечивания с космического аппарата MARS EXPRESS и локальных измерений на космическом аппарате WIND // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63. № 3. С. 275– 283. DOI: 10.31857/S0016794022600661. EDN: POETYC.
12. Гаврик А. Л., Коломиец С. Ф., Илюшин Я. А., Бондаренко М. И., Луканина Л. А., Копнина Т. Ф. Радиопросвечивание в миссии Венера-Д: концепция построения радиочастотных систем и усовершенствованные методики обработки результатов измерений // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2019. Т. 11. № 1. С. 5–12. DOI: 10.17725/rensit.2019.11.005.
13. Афанасьев Н. Т., Лукьянцев Д. С., Танаев А. Б., Чудаев С. О. Декаметровая радиодиагностика тонкой структуры ионосферы с высокоорбитальных ИСЗ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. 2023. Т. 20. № 4. С. 299–307. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-299-307.
14. Ким Д. Б., Афанасьев Н. Т., Лукьянцев Д. С., Ситов И. С., Танаев А. Б. Математическое моделирование групповой задержки сигнала в возмущенном канале с конечной кривизной // Современные наукоемкие технологии. 2024. № 8. С. 49–55. URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=40111 (дата обращения: 02.05.2026). DOI: 10.17513/snt.40111.
15. Ким Д. Б., Афанасьев Н. Т., Лукьянцев Д. С., Ситов И. С., Танаев А. Б., Чудаев С. О. Рефракционные искажения характеристик сигнала в возмущенном информационном канале с конечной кривизной // Современные наукоемкие технологии. 2023. № 12 (Ч. 2). С. 203–209. URL: https://top–technologies.ru/ru/article/view?id=39882 (дата обращения: 06.05.2026). DOI: 10.17513/snt.39882.
16. Станиславский А. А. Роль эффектов распространения радиоволн в солнечной короне для интерпретации залимбовых всплесков // Радиофизика и радиоастрономия. 2016. Т. 21. № 1. C. 3–13. DOI: 10.15407/rpra21.01.003.