Published December 1, 2018 | Version v1
Publication Open

Continuous Doppler sounding of the ionosphere during solar flares

Creators

  • 1. Czech Academy of Sciences, Institute of Atmospheric Physics
  • 2. National University of Tucumán
  • 3. National Central University

Description

Solar flares cause a rapid increase in ionization in the ionosphere owing to significant enhancement of ionizing solar radiation in the X-ray and extreme ultraviolet (EUV) spectral ranges. The change of electron densities in the ionosphere influences the propagation of radio waves. The ionospheric response to solar flares is investigated for three selected examples recorded during the maximum and decreasing phase of the solar cycle 24 with time resolution of several seconds by continuous Doppler sounding systems installed in the Czech Republic (50N, 14E), Taiwan (24N, 121E) and Northern Argentina (27S, 65W). The reflection heights of sounding signals are derived from nearby ionospheric sounders. The measured Doppler shifts are compared with EUV and X-ray data from the GOES-15 satellite. It is shown that the largest Doppler shifts are observed at times when the time derivatives of EUV fluxes are maximal, while the Doppler shifts are around zero at times when the EUV fluxes reach maxima. This means that loss processes balance the ionization when the EUV fluxes maximize. The attenuation of Doppler signal caused by enhanced electron density in the D and E layer was well correlated with the cosmic noise absorption measured by riometer. For large ionizing fluxes, the attenuation leads to very low signal-to-noise ratio, loss of the received signal, and inability to process both Doppler shift spectrograms and ionograms.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتسبب التوهجات الشمسية في زيادة سريعة في التأين في الغلاف الأيوني بسبب التحسن الكبير في الإشعاع الشمسي المؤين في الأشعة السينية والنطاقات الطيفية للأشعة فوق البنفسجية الشديدة (EUV). يؤثر تغير كثافة الإلكترونات في الأيونوسفير على انتشار الموجات الراديوية. يتم التحقيق في استجابة الغلاف الأيوني للتوهجات الشمسية لثلاثة أمثلة مختارة تم تسجيلها خلال المرحلة القصوى والمتناقصة من الدورة الشمسية 24 مع دقة زمنية لعدة ثوانٍ بواسطة أنظمة دوبلر الصوتية المستمرة المثبتة في جمهورية التشيك (50N، 14E)، تايوان (24N، 121E) وشمال الأرجنتين (27S، 65W). يتم اشتقاق ارتفاعات انعكاس إشارات السبر من أجهزة سبر الغلاف الأيوني القريبة. تتم مقارنة تحولات دوبلر المقاسة مع بيانات EUV والأشعة السينية من القمر الصناعي GOES -15. يظهر أن أكبر تحولات دوبلر تتم ملاحظتها في الأوقات التي تكون فيها المشتقات الزمنية لتدفقات EUV قصوى، بينما تكون تحولات دوبلر حوالي الصفر في الأوقات التي تصل فيها تدفقات EUV إلى الحد الأقصى. وهذا يعني أن عمليات الفقد توازن التأين عندما تزيد تدفقات EUV إلى أقصى حد. كان توهين إشارة دوبلر الناجم عن كثافة الإلكترون المعززة في الطبقة D و E مرتبطًا جيدًا بامتصاص الضوضاء الكونية المقاس بواسطة مقياس الأشعة. بالنسبة للتدفقات المؤينة الكبيرة، يؤدي التوهين إلى نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة جدًا، وفقدان الإشارة المستقبلة، وعدم القدرة على معالجة كل من مخططات طيف إزاحة دوبلر ومخططات الأيونات.

Translated Description (French)

Les éruptions solaires provoquent une augmentation rapide de l'ionisation dans l'ionosphère en raison de l'augmentation significative du rayonnement solaire ionisant dans les gammes spectrales des rayons X et des ultraviolets extrêmes (EUV). Le changement des densités d'électrons dans l'ionosphère influence la propagation des ondes radio. La réponse ionosphérique aux éruptions solaires est étudiée pour trois exemples sélectionnés enregistrés pendant la phase maximale et décroissante du cycle solaire 24 avec une résolution temporelle de plusieurs secondes par des systèmes de sondage Doppler continus installés en République tchèque (50N, 14E), à Taïwan (24N, 121e) et dans le nord de l'Argentine (27S, 65W). Les hauteurs de réflexion des signaux de sondage sont dérivées des sondes ionosphériques voisines. Les décalages Doppler mesurés sont comparés aux données EUV et X-ray du satellite GOES-15. Il est montré que les plus grands décalages Doppler sont observés à des moments où les dérivées temporelles des flux EUV sont maximales, tandis que les décalages Doppler sont autour de zéro à des moments où les flux EUV atteignent des maxima. Cela signifie que les processus de perte équilibrent l'ionisation lorsque les flux EUV maximisent. L'atténuation du signal Doppler causée par l'augmentation de la densité électronique dans les couches D et E était bien corrélée avec l'absorption du bruit cosmique mesurée par le riomètre. Pour les grands flux ionisants, l'atténuation conduit à un très faible rapport signal sur bruit, à une perte du signal reçu et à l'incapacité de traiter à la fois les spectrogrammes de décalage Doppler et les ionogrammes.

Translated Description (Spanish)

Las erupciones solares causan un rápido aumento de la ionización en la ionosfera debido a la mejora significativa de la radiación solar ionizante en los rangos espectrales de rayos X y ultravioleta extremo (EUV). El cambio de densidades electrónicas en la ionosfera influye en la propagación de las ondas de radio. La respuesta ionosférica a las erupciones solares se investiga para tres ejemplos seleccionados registrados durante la fase máxima y decreciente del ciclo solar 24 con resolución de tiempo de varios segundos mediante sistemas de sondeo Doppler continuo instalados en la República Checa (50N, 14E), Taiwán (24N, 121E) y el norte de Argentina (27S, 65W). Las alturas de reflexión de las señales de sondeo se derivan de sondas ionosféricas cercanas. Los desplazamientos Doppler medidos se comparan con los datos de EUV y rayos X del satélite GOES-15. Se muestra que los mayores desplazamientos Doppler se observan en momentos en que las derivadas temporales de los flujos EUV son máximas, mientras que los desplazamientos Doppler son alrededor de cero en momentos en que los flujos EUV alcanzan los máximos. Esto significa que los procesos de pérdida equilibran la ionización cuando los flujos de EUV se maximizan. La atenuación de la señal Doppler causada por la densidad electrónica mejorada en las capas D y E se correlacionó bien con la absorción de ruido cósmico medida por el riómetro. Para grandes flujos ionizantes, la atenuación conduce a una relación señal-ruido muy baja, pérdida de la señal recibida e incapacidad para procesar tanto los espectrogramas de desplazamiento Doppler como los ionogramas.

Files

s40623-018-0976-4.pdf

Files (5.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:29a0f5b5cfa9cdfa36f5c786d490c06e
5.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
سبر دوبلر مستمر للغلاف الأيوني أثناء التوهجات الشمسية
Translated title (French)
Sondage Doppler continu de l'ionosphère pendant les éruptions solaires
Translated title (Spanish)
Sondeo Doppler continuo de la ionosfera durante las erupciones solares

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2905196608
DOI
10.1186/s40623-018-0976-4

Is supplement to
https://openalex.org/W4387328786 (Other)
https://openalex.org/W3121175235 (Other)
https://openalex.org/W2332029428 (Other)
https://openalex.org/W2314437508 (Other)
https://openalex.org/W2141625811 (Other)
https://openalex.org/W2064679241 (Other)
https://openalex.org/W2057154335 (Other)
https://openalex.org/W2018924450 (Other)
https://openalex.org/W2012716935 (Other)
https://openalex.org/W1999914215 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1523831535
  • https://openalex.org/W1675935865
  • https://openalex.org/W1970387170
  • https://openalex.org/W1978648608
  • https://openalex.org/W1987780190
  • https://openalex.org/W1988366321
  • https://openalex.org/W2009065506
  • https://openalex.org/W2011437664
  • https://openalex.org/W2014502297
  • https://openalex.org/W2015120797
  • https://openalex.org/W2016529501
  • https://openalex.org/W2041678711
  • https://openalex.org/W2043779554
  • https://openalex.org/W2047168454
  • https://openalex.org/W2078443988
  • https://openalex.org/W2079066308
  • https://openalex.org/W2085360470
  • https://openalex.org/W2090863117
  • https://openalex.org/W2093021986
  • https://openalex.org/W2108647523
  • https://openalex.org/W2124715982
  • https://openalex.org/W2129568418
  • https://openalex.org/W2168987504
  • https://openalex.org/W2281341092
  • https://openalex.org/W2281646368
  • https://openalex.org/W2432091441
  • https://openalex.org/W2548017453
  • https://openalex.org/W2583173899
  • https://openalex.org/W2743271553
  • https://openalex.org/W2792116667
  • https://openalex.org/W2889308963
  • https://openalex.org/W4253744049
  • https://openalex.org/W4298218484
  • https://openalex.org/W860728289