Научно-исследовательская работа

С первых лет основания кафедры основной научной тематикой стало использование метеорных радиоотражений в интересах исследований в астрономии, радиофизике, радиотехнике, а чуть позже физики атмосферы и ионосферы. Были решены многие вопросы физики метеорного следа и радиоотражений от него, что позволило успешно решать задачи метеорной радиосвязи и сверхточной синхронизации временных шкал.

По инициативе Костылева К. В., было начато активное использование ЭВМ при решении ряда задач физики метеорных явлений и метеорного распространения радиоволн.

Научная тематика кафедры, ПРАЛ и метеорного отдела АОЭ тесно переплетались и взаимодействовали. Моделирование и теоретическое исследование метеорных следов и метеорного распространения радиоволн позволили получить уникальные результаты, связанные с особенностями практического использования метеорных радиоотражений для радиосвязи, сверхточной привязки стандартов времени и других задач. Были получены карты распределения радиантов метеоров по небесной сфере по многолетним экспериментальным радиолокационным измерениям. Разработана прогностическая модель метеорного распространения радиоволн. Построена модель распределения метеорных тел с массой более 10-3 г в окрестностях орбиты Земли. Создана теория распределения длительностей метеорных радиоотражений с учетом влияния амбиполярной и турбулентной диффузии, микропроцессов и магнитного поля Земли. Введен в эксплуатацию фазоугломерный метеорный радиолокатор для исследования падающих метеорных потоков и мониторинга движений ветра в нижней термосфере.

Совместно с НИИ Радио проведены исследования и построена статистическая модель метеорно-ионосферно рассеянного радиосигнала УКВ-КВ диапазона.

Построена прогностическая радиофизическая модель спорадического слоя Е, с помощью которой можно прогнозировать вероятностные, траекторные и энергетические характеристики радиоволн, отраженных от слоя Es.

Создан фазоугломерный комплекс с малой базой “Спектр”, с помощью которого проведены спектральные и доплеровские измерения КВ - радиоканала.

Разработана физическая модель структуры турбулентных неоднородностей электронной концентрации в нижней ионосфере и рассеяния на них радиоволн УКВ-КВ диапазона в зависимости от параметров радиотрасс и условий распространения.

Разработаны стационарная и нестационарная модели распределения взвешенных частиц в средней и нижней атмосфере, которые в дальнейшем оказались полезными для решения проблем рассеяния радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов.

Исследование динамики и долгопериодических вариаций средней и нижней атмосферы современными цифровыми методами, включая аппарат цепей Маркова-Брунса, позволили надежно выявить нелинейные атмосферные явления.

Для исследований вертикальной структуры ионосферы сотрудниками кафедр радиоастрономии и радиофизики разработана серия цифровых ионозондов “Циклон” В 1985 г. ионозонд “Циклон – 4” был отмечен дипломом, а пятеро сотрудников награждены медалями ВДНХ СССР. В 1986 г. коллектив разработчиков “Циклон-5” награжден республиканской премией им. М.Джалиля. В 1991-1993 гг. совместно с Воронежским ЦКБ изготовлен, прошел испытания и подготовлен к тиражированию ионозонд “Циклон-9” (Вертикаль-С).

Разработана и прошла госиспытания система дистанционного экспресс- анализа водно-нефтяных смесей методами ЯМР.

Разработан и прошел медицинские испытания электрокардиограф сверхвысокого разрешения, на базе которого разработаны новые методы регистраций ЭКГ, что позволило обнаружить новые характеристики поздних потенциалов желудочков сердца (ППЖ).

Разработана физическая модель структуры мелкомасштабной турбулентности для нижней и средней атмосферы. Показана возможность учета многократного рассеяния электромагнитных волн на случайных неоднородностях, в том числе на аэрозолях для нижней ионосферы, средней и нижней атмосферы.

Разработана и совместно с АО “Татнефть” внедрена уникальная система атмосферного мониторинга из 9-ти рабочих станций с ежеминутным измерением параметров нижней атмосферы, в том числе загрязнений, включая аэрозоли. Экспериментально впервые обнаружены волновые структуры (типа внутренних гравитационных волн) в приземном слое атмосферы по измерениям концентраций аэрозоля, а также впервые установлена детальная структура макротурбулентных неоднородностей примесей в интервале 1-6 км.

Построена статистическая модель радиоканала, обусловленного слоем Еs, с учетом влияния крупномасштабной структуры слоя и влияния геомагнитной активности на параметры среднеширотного слоя Еs во взаимосвязи с динамикой верхней мезосферы - нижней термосферы.

С помощью комплекса “Спектр” выявлены периодические и квазипериодические вариации доплеровского сдвига частоты, получены оценки горизонтальных масштабов ионосферных возмущений. Исследованы функции распределения, структурные функции временных рядов доплеровского сдвига частоты. Получены величины интервала стационарности и достижимого частотного разрешения для различных частот распространения и разных времен наблюдений.

Современная аппаратурная работа немыслима без создания новых приборов и методов. Эта работа активно велась все годы. В активе кафедры и ее подразделений более 20 авторских свидетельств.

Все ведущиеся сейчас сотрудниками кафедры исследования поддержаны научными грантами международного, федерального и регионального уровней.

Тесные научные связи необходимы для успешной работы любой современной кафедры. Научные связи кафедры настолько обширны, что даже неполный список чрезвычайно велик и займет очень много места. Практически все метеорные и радиометеорные, а также ионосферные исследования, которые проводились и проводятся в нашей стране, имели и имеют с кафедрой научно-технические контакты самого разного рода. В 90-е годы становятся обычными и регулярными и международные связи (Питтсбургский университет (США, Пенсильвания), университет г. Сидней (Австралия), университет г. Вены (Австрия), университет г. Дуйсбург (Германия), институт Астрономии (г. Кембридж, Англия)).