Amplitude variations of VLF radio signals of JXN and DHO transmitters received in Yakutsk during the solar eclipse June 10, 2021

Abstract

Аннотация. Солнечное затмение оказывает влияние на верхнюю атмосферу Земли. Преимуществом такого естественного воздействия является то, что время затмения можно рассчитать заранее и подготовиться к экспериментам. Динамические процессы во время каждого затмения зависят от гелиогеофизической обстановки. Радиоволны диапазона ОНЧ способны распространяться на тысячи километров в волноводе Земля – ионосфера. Расположение ОНЧ радиотрасс определяет пространство для мониторинга нижней ионосферы (как части верхней атмосферы). Исследовались вариации амплитуд ОНЧ радиосигналов, принимаемых в Якутске от передатчиков DHO (23,4 кГц, 53,08° N, 7,62° E) и JXN (16,4 кГц, 66,97° N, 13,87° E). Большая часть этих радиотрасс располагается на арктической территории Евразии. Зарегистрированные суточные вариации амплитуды ОНЧ сигналов DHO и JXN с 7 по 13 июня 2021 г. объясняются вариацией потока ионизирующего излучения солнца, интерференцией мод высших порядков при прохождении восходного и заходного терминаторов по участкам радиотрасс, а также режимом работы передатчиков. В период солнечного затмения 10 июня 2021 г. минимальное среднее значение отношения площадей открытой части диска Солнца к полной составило 0,532 (11:39:18 UTC) и 0,411 (11:33:00 UTC) вдоль радиотрасс DHO – Якутск и JXN – Якутск соответственно. Эффект затмения проявился в виде повышения амплитуды в максимуме на 1,62 дБ (11:39:18 UTC) и 1,4 дБ (11:26:42 UTC) для сигналов DHO и JXN соответственно. Малые затраты на изготовление ОНЧ приемников, возможность охвата больших территорий делают регистрацию ОНЧ сигналов удобным инструментом для зондирования нижней ионосферы над труднодоступными и малонаселенными территориями. Abstract. A solar eclipse affects the Earth's upper atmosphere. The eclipse time can be calculated in advance, which allows us to prepare for experiments. Dynamic processes during each specific eclipse depend on the heliogeophysical environment. VLF radio waves can propagate thousands of kilometers in the Earth-ionosphere waveguide. The location of the VLF radio paths determines the space for monitoring the lower ionosphere (as a part of the upper atmosphere). We applied a method of studying the amplitude variation of VLF radio signals from DHO (23.4 kHz, 53.08° N, 7.62° E) and JXN (16.4 kHz, 66.97° N, 13.87° E) transmitters received in Yakutsk. The most part of these radio paths is located along the Arctic territory of Eurasia. The diurnal VLF amplitude variations of the DHO и JXN signals from June 7 to 13 are explained by the solar ionizing flux variation, the higher-order modes interference during the passage of the rising and setting terminators along the elements of the radio paths, and the transmitters operating mode. During the solar eclipse of June 10, 2021, the minimum average ratio value of the open part of the solar disk area to the full disk area was 0.532 (11:39:18 UTC) and 0.411 (11:33:00 UTC) along the DHO – Yakutsk and JXN – Yakutsk radio paths, respectively. The eclipse effect appeared as an amplitude increase at the maximum of 1.62 dB (11:39:18 UTC) and 1.4 dB (11:26:42 UTC) for the DHO and JXN signals, respectively. Furthermore, our data provide the low VLF receivers manufacturing costs and the ability to cover large areas make the VLF registration a convenient tool for sounding the lower ionosphere over the hard-to-reach and sparsely populated areas.