Адиабатический инвариант в экспериментах радиопросвечивания газовых оболочек планет

У волнового пакета, распространяющегося в плавно неоднородной стационарной среде, существует адиабатический инвариант: деформация малого элемента объема волнового пакета не изменяет отношение сосредоточенной в этом элементе энергии к частоте. Понятие адиабатический инвариант выбрано по аналогии с осциллятором, для которого сохраняется отношение энергии колебаний к частоте.
В радиозатменном эксперименте измерения вариаций энергии и частоты вдоль лучевой трубки невозможны, определяются лишь вариации энергии и частоты в плоскости, ортогональной направлению невозмущенного поля. Космический аппарат (КА) в процессе радиозатмения регистрирует характеристики поля из разных лучевых трубок, попадающих в апертуру антенны КА за малый интервал времени, поэтому количество квантов в выделенном малом объеме определяется поведением лучевых траекторий. В докладе показано, что вариации энергии регистрируемого сигнала, обусловленные сжатием или расширением лучевых пучков, прямо пропорциональны смещению частоты сигнала, обусловленному деформацией фазового фронта поля. Таким образом, показано, что при радиопросвечивании сферически-симметричной газовой оболочки планеты существует определенная форма адиабатического инварианта.
Адиабатический инвариант как некоторый эвристический принцип выявляет существование связей между явлениями, которые раньше казались независимыми. Выявление адиабатического инварианта в радиозатменном эксперименте определяет причинно-следственную связь корреляционного анализа двух разных компонент зондирующего сигнала (рефракционных изменений мощности и частоты), что открывает перспективы получения новой, более точной, информации о системе атмосфера-ионосфера по данным радиозатменных экспериментов. В докладе обсуждаются возможности использования адиабатической инвариантности для анализа результатов двухчастотного радиопросвечивания ионосферы и атмосферы Венеры.

Работа выполнена при частичной поддержке программы № 22 Президиума РАН "Фундаментальные проблемы исследований и освоения Солнечной системы".