გაბნეული ელექტრომაგნიტური ტალღების სტატისტიკური მომენტების გამოკვლევა დედამიწის ატმოსფეროში და მათი გამოყენება

“გაბნეული ელექტრომაგნიტური ტალღების სტატისტიკური მომენტების გამოკვლევადედამიწის ატმოსფეროში და მათი გამოყენება” (2022–2024წწ., ხელმძღვ. გიორგიჯანდიერი).გეომეტრიული ოპტიკის მიახლოებაში ანალიზური გამოთვლებითა და რიცხვითი მოდელირებით შესწავლილია ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი რადიო ტალღების გავრცელების თავისებურებები გამტარ ეკვატორიალურ იონოსფერულ პლაზმაში, სადაც გათვალისწინებულია პლაზმური არაერთგვაროვნებების ანიზოტროპია და გარემოს არასტაციონარულობა. სპექტრის გაგანიერება და მისი მაქსიმუმის წანაცვლება ითვალისწინებს ტურბულენტური პლაზმური ნაკადის სიჩქარეს და პარამეტრებს, რომლებიც ახასიათებენ ანიზოტროპულ პლაზმურ სტრუქტურებს. ორივე ტალღის სტატისტიკური მომენტები არ არიან დამოკიდებულიშთანთქმის კოეფიციენტის ნიშანზე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მიღებული შედეგები სამართლიანია როგორც შთანთქმადი, ასევე აქტიური შემთხვევითი გარემოებისთვის. ტურბულენტური იონოსფეროს პლაზმის დროითი პულსაციები და გამტარებლობა არსებით ავლენას ახდენენ გაბნეული რადიო ტალღების სპექტრალურ მახასიათებლების ცვლილებებზე სხვადასხვა მანძილებზე. პლაზმური სტრუქტურების ანიზოტროპიის კოეფიციენტი ცვლილებითა და წაგრძელებული არაერთგვაროვნებების დახრილობის კუთხის ცვლილებებით გეომაგნიტური ძალწირების მიმართ, გამოვლენილია ორბურცობიანი ეფექტის ახალი თავისებურებები ჩვეულებრივი რადიო ტალღისათვის. ნაშრომში წარმოდგენილი ალგორითმებით შესაძლებელია გამტარ ეკვატორიალურ იონოსფერულ პლაზმაში, სადაც გათვალისწინებულია გარეშე მაგნიტური ველი, ელექტრონული კონცენტრაციების არაერთგვაროვნებები და მათი არასტაციონარულობა, მოვახდინოთ გავრცელებული ორივე ტიპის რადიო სიგნალის ეფექტური მოდელირება.სტოქასტურ გადატანის განტოლებაზე დაყრდნობით, რომელსაც აკმაყოფილებს სიხშირის ფლუქტუაციები, გეომეტრული ოპტიკის მიახლოებაში შესწავლილია გაბნეული ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი ელექტრომაგნიტური ტალღების დროითი სპექტრის სტატისტიკური მახასიათებლები. დროითი სპექტრის გაგანიერება და მისი მაქსიმუმის წანაცვლება შეიცავენ ტურბულენტური პლაზმური ნაკადის სიჩქარეს და ელექტრონების კონცენტრაციის არაერთგვაროვნებაბის ანიზოტროპულ პარამეტრებს. გაბნეული ელექტრომაგნიტური ტალღების მეორე რიგის სტატისტიკური მომენტები არ არიან დამოკიდებული შთანთქმის კოეფიციენტის ნიშანზე. ტურბულენტური პლაზმის პულსაციების სიხშირე და იონოსფეროს გამტარებლობის ანიზოტროპია არსებით გავლენას ახდენენ გაბნეული ტალღების სპექტრალურ მახასიათებლებზე. რიცხვითი გამოთვლები ჩატარებულია ექსპერიმენტული მონაცემების გამოყენებით. გაბნეული ელექტრომაგნიტური ტალღების სივრცით-დროითი ფლუქტუაციების შესწავლა ჰპოვებენ გამოყენებას რადიო ასტრონომიასა და ატმოსფეროს ფიზიკაში.განხილულია ტურბულენტურ ეკვატორიალურ იონოსფეროში გამტარ დაჯახებად პლაზმურ ფენაზე დახრილად დაცემული რადიო ტალღების პრობლემა. ჩვენს მირ აღმოჩენილია ე.წ. „კომპენსაციის ეფექტი“. პირველადაა გამოთვლილი დედამიწის იონოსფეროს ეკვატორისთვის კომპლექსური გარდატეხის მაჩვენებელი. პირველადაა გამოკვლეული გაბნელი რადიო ტალღების სივრცითი სპექტრის სიმძლავრის (სსს) მეორე რიგის სტატისტიკური მომენტები ვენცელ-კრამერს-ბრილუენის მეთოდის გამოყენებით, სადაც გათვალისწინებულია პრობლემის ასიმეტრიულობა: ტალღის დახრილად დაცემა პლაზმურ ფენზე და მაგნიტო-იონური პარამეტრების ასიმეტრიულობა. პირველადაა დადგენილი, რომ არსებობს გარკვეული მიმართულება, რომლის გასწვრივაც რადიო ტალღის დახრილად დაცემა და მაგნეტოპაზმის პარამეტრების ანიზოტროპულობა ერთმანეთს აკომპენსირებს. ამ შედეგს ექნება დიდი პრაქტიკული გამოყენება კომუნიკაციაში. ამ შემთხვევაშიგაბნეული რადიო ალღების სსს არც განივრდება და არც მისი მაქსიმმი არ წაინაცვლებს. ამ სპექტრის რადიო ტალღის გავრცელების მანძლზე დედამიწის ეკვატორიულ იონოსფეროში გაანალიზებულია რიცხვობრივად ტალღების პლაზმაში გარდატეხის სხვადასხვა კუთხისა და წაგრძელებული პლაზმური არაერთგვაროვნებების ანიზოტროპული პარამეტრების გათვალისწინებით. ნაჩვენებია, რომ ეს პარამეტრები არსებით გავლენას ახდენენ „კომპენსაციის ეფექტზე“. რიცხვითი გამოთვლები ჩატარებულია ანიზოტროპული გაუსური კორელაციის ფუნქციისთვის IRI ექსპერიმენტული მონაცემების ამოყენებით.

შესწავლილია მცირე ამპლიტუდის რადიო ტალღების გავრცელებისა და მრავალჯერადი გაბნევის თავისებურებები დედამიწის პოლარულ იონოსფეროში. სივრცითი სპექტრის სიმძლავრი ორბურცობიანი ზედაპირის ევოლუციისას გაითვალისწინება: კომპლექსური გარდატეხის მაჩვენებელი პოლარული იონოსფეროსთვის, პოლარიზაციის კოეფიციენები, გარეშე გეომაგნიტური ველის ორიენტაცია, იონოსფეროს გამტარებლობისა და ელექტრონების კონცენტრაციის არაერთვაროვნებები ანიზოტროპიები, მანძილები დაკვირვების წერტილებს შორის. ასეთი ანიზოტროპული მაგნიტოაქტიური პლაზმისთვის ანალიზურად და რიცხვობრივად შესწავლილია „ორბურცობიანი ეფექტი“. ანალიზური გამოთვლები ჩატარებული ანიზოტროპული გაუსური კორელაციური ფუნქციისთვის. ეს შედეგები მიღებულია პირველად და მათ ექნებათ პრაქტიკული გამოყენება კომუნიკაციაში და ატმოსფეროს ზონდირებისას რადიო ტალღებით.