Ионосферный альвеновский резонатор и его роль в электродинамике верхней атмосферы Земли

• Автор: Поляков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 85 с. : ил.; 20х15 см

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Основное содержание раздела: вводные замечания; цель работы; научная новизна; научное и практическое значение; основные положения, выносимые па защиту; аппробация результатов; публикации; благодарности.
Большой класс геофизических явлений определяется как магнитосфер-ными, так и ионосферными параметрами, что позволяет говорить о существовании единой магнитосферно-ионосферной электродинамической системы. Эта система никогда не бывает полностью спокойной, причём одним из важнейших элементов возмущений магнитосферно-ионосферной системы являются магнитогидродинамические (МГД), в первую очередь альвеновские волны, наблюдаемые на земле в виде так называемых геомагнитных вариаций и пульсаций. Кроме того, существует более регулярный ультраниокочастотный (УНЧ) электромагнитный шумовой фон, создаваемый грозами.
Исследования механизмов генерации и распространения УНЧ электромагнитных волн вблизи Земли, в том числе их спорадических проявлений в виде геомагнитных пульсаций, очень интенсивно развивались в течение нескольких последних десятилетий. Это связано, во-первых, с тем, что еомагнитные пульсации несут информацию об источниках и среде рас-ространения и могут быть использованы для диагностики околоземной плазмы. Во-вторых, диапазон УНЧ, примыкающий к уже освоенному радиосвязью сверхнизкочастотному (СНЧ) диапазону, в последние годы вызывает большой интерес в связи с созданием специальных систем связи, электромагнитного зондирования земли и прогноза землетрясений. Про-зежещЦ в этом направлении требует разработки моделей распространил и помеховой обстановки в УНЧ диапазоне.
В задачах распространения и генерации в<^н очень существенное она-оье имеют естественные резонаторы и волноводы, которые зачастую :*|от определяющую роль в формировании спектров наблюдаемых сиг-| а. В настоящее время хорошо известны и исследованы МГД-реоонансы магнитосферы Земли в целом, альвеновские резонансы отдельны силовых трубок геомагнитного поля, шумановские резонансы полост Земля-ионосфера. В каждом конкретном случае обнаружение новой ре зонансной системы приводило к прогрессу в исследованиях природы и построении моделей естественных электромагнитных шумов.
Целью работы является разработка моделей генерации и механизмо формирования динамических спектров естественных УНЧ электромагнитных шумов в диапазоне коротколериодных геомагнитных пульсаций с учётом новой резонансной системы — ионосферного альвеновского резонатора (ИАР), локализованного в области максимума Г-слоя ионосферы с собственными частотами в диапазоне / = (0,1 -г 10) Гц (рис. 1.1). Механизмы генерации естественных электромагнитных шумов в указанном диапазоне частот хорошо известны:
— грозовая активность;
;— циклотронная неустойчивость протонных радиационных поясов;
— модуляция ионосферных токовых систем при естественных или ис-куственных изменениях ионосферных проводимостей.
Однако адекватные модели формирования наблюдаемых динамических и спектральных характеристик электромагнитных шумов до настоящего времени отсутствовали. Примеры регистрации естественных электромагнитных шумов различной природы приведены на рис. 1.2.
Научная новизна работы состоит в последовательном учёте влияния ИАР на все указанные выше механизмы излучения естественных шумов. Речь идёт не только о селективном влиянии, как в случае грозовых электромагнитных шумов. В магнитосферном альвеновском мазере (АМ) ионосфера (ИАР) играет роль селективного и нелинейного элемента, приводя к появлению обратной связи в системе волны-частицы за счёт высыпаний протонов в ионосферу и модуляции её параметров. При воздействии на ионосферу мощным модулированным радиоизлучением за счёт модуляции ионосферных проводимостей в принципе возможна параме-

Рис. 5.1г Фрагмент регистрации РСС в осеннее время. Сентябрь 1986 г.