Начальная стадия взаимодействия мощного радиоизлучения с плазмой верхней ионосферы (экспериментальные исследования)

• Автор: Метелев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Горький
• Количество страниц: 172 c. : ил

СОДЕРМНЙЕ

Введение .. Л
1. Экспериментальные исследования начальной стадии са-мовоздейотвия мощной радиоволны в Г -слое ионосферы
1.1. Результаты экспериментальных исследований стрик-ционыых эффектов в верхней ионосфере
1.2. Экспериментальные исследования характеристик эффекта "пичков"
1.3; Исследование начальной стадии самовоздействия волны накачки со случайной модуляцией несущей частоты ;..;.•
2. Исследование мелкомасштабных неоднородностей концентрации плазмы, вытянутых вдоль силовых линий геомагнитного поля
2.1. Спектральные, пространственные и динамические характеристики возмущенной области и особенности развития искусственной ионосферной турбулентности при большой мощности волны накачки
2.2. О возможности определения спектра мелкомасштабных неоднородностей с помощью метода пробных
волн 6^
2.3. Развитие мелкомасштабных неоднородностей, вытянутых вдоль геомагнитного поля, как третий этап начальной стадии
3. Стимулированное радиоизлучение ионосферной плазмы
3.1. Динамика развития стимулированного радиоизлучения (ср)
3.2. Спектральные и энергетические характеристики СР

3.3. Зависимость интенсивности стимулированного радиоизлучения от мощности волны накачки
4. О природе эффектов, возникающих при воздействии мощным радиоизлучением на верхнюю ионосферу Земли
4.1. О возможных механизмах происхождения "пичков" ДОб
4.2. О соответствии результатов экспериментального исследования мелкомасштабных искусственных неоднородностей теоретическим представлениям о механизмах теплового расслоения плазмы
4.3. Обсуждение результатов исследований искусственной высокочастотной плазменной турбулентности
Модель начальной стадии взаимодействия КВ-ра-диоволн с верхней ионосферой
Заключение
Приложение
Литература

В настоящее время проводятся интенсивные исследования нелинейных эффектов в ионосфере Земли, возникающих при взаимодействии мощных радиоволн с ионосферной плазмой. Интерес к этой проблеме возник в связи с разнообразными геофизическими и астрофизическими приложениями, представляющими значительный интерес не только для физики ионосферы, но и .для физики плазмы в целом, а также для многочисленных приложений в задачах ионосферно- ■ го распространения радиоволн. Особенно большие успехи в решении этой проблемы были достигнуты в связи с созданием специальных стендов по воздействию на ионосферу мощным коротковолновым излучением. В настоящее время эксперименты по воздействию на ионосферную плазму проводятся в ряде ведущих научных центров СССР (НИИР, ИЗМИР АН СССР, НИРФИ, ПГИ КФ АН СССР, ИА АН Тадж.ССР);
США - исследовательские центры в Аресибо (Пуэрто-Рико), Боулдере (штат Колорадо), на Аляске; Норвегии (Тромсё).
Основное внимание в этих исследованиях уделяется изучению нелинейных явлений в Г-области ионосферы, где возникает широкий комплекс разнообразных эффектов.
В ходе активных экспериментов, наряду с такими ожидаемыми эффектами, как изменение температуры и концентрации ионизованной компоненты ионосферы /1-5/, возникновение квазипериодических решеток в поле стоячей радиоволны /6-7/, возбуждение крупномасштабных неоднородностей концентрации плазмы за счет самофокусировоч-ной неустойчивости электромагнитных волн /8-11/, были обнаружены новые явления, наиболее замечательным из которых явилось возникновение искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ). Оказалось, что при воздействии на Г-слой вертикальным пучком электромагнитных волн обыкновенной поляризации вблизи уровня отраже-
-£02. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЛКОМАСШТАБНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЛАЗМЫ, ВЫТЯНУТЫХ ВДОЛЬ СИЛОВЫХ ЛИНИЙ' ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
В настоящем разделе диссертации изложены результаты исследований низкочастотной ионосферной турбулентности - мелкомасштабных неоднородностей концентрации плазмы (размеры, ортогональные геомагнитному полю ^ ^ 50 м). Эти неоднородности, обладающие сильной вытянутостью вдоль Н0 ( !/|( ^ ), образуются в Г -области ионосферы под воздействием мощной радиоволны обыкновенной поляризации ниже уровня ее отражения (вблизи уровня верхнегибридного резонанса). Развивающаяся низкочастотная искусственная турбулентность обеспечивает хорошие отражающие свойства для радиоволн КВ-УКВ диапазонов, падающих на возмущенную область. Радиоволны с частотами, близкими к частоте ВН испытывают (при' вертикальном зондировании ВО) сильное ослабление за счет трансформации их энергии в энергию плазменных волн. Это ослабление пробных волн с характерным временем его развития * 1-30 сек принято называть аномальным ослаблением (АО) (см.Приложение).
В п.2.1 настоящего раздела диссертации приводятся результаты экспериментального исследования спектральных, пространственных и динамических характеристик мелкомасштабных искусственных неоднородностей, возбужденных в Р -слое ионосферы радиоизлучением с эффективной мощностью до 100 МВт /48/. Эти исследования проведены методом ракурсного рассеяния радиоволн (см.Приложение), несомненным достоинством которого является селективность - т.е. возможность изучать неоднородности с выделенными масштабами . Однако, изучение спектра ИИТ этим методом связано с необходимостью использования сложной техники эксперимента: требуется несколько пунктов, осуществляющих излучение и прием зондирующих