Экспериментальное исследование излучения при сверхсветовом движении радиозайчика вдоль нижней границы ионосферы

• Автор: Мироненко, Леонид Федорович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Условные обозначения
СДВ — сверхдлинные волны (ЗкГц — 30 кГц).
ОНЧ (VLF) — очень низкие частоты (300 Гц — ЗкГц). СНЧ (ELF) — сверхнизкие частоты (30 Гц — 300 Гц). КНЧ (ULF) — крайне низкие частоты (< 30 Гц).
СКЧ — сигналы комбинационных частот.
Sq — среднеширотная ионосферная токовая система. Sp — полярная ионосферная токовая система.
Ер — характерное плазменное поле [40].

Введение
Диссертация посвящена экспериментальному и численному исследованию амплитудных, поляризационных и диаграммных свойств излучения искусственных движущихся возмущений нижней ионосферы, создаваемых мощным сканирующим радиолучом КВ диапазона — ’’радиозайчиком”. Движущаяся интерференционная картина формируется излучением двух независимых антенных секций стенда ”Сура”(НИРФИ). Измерения и численное моделирование произведены для диапазона скоростей движения ’’радиозайчика” на высоте ~ 70 км от 0.15 до 1.5 скорости света в вакууме.
Излучение радиозайчика было обнаружено в ходе экспериментов по исследованию нелинейных свойств нижней ионосферы. Главной особенностью возбуждаемого излучения является то, что за счет нелинейности частота и угол под которым комбинационная волна уходит из области взаимодействия КВ излучения с нижней ионосферой не равны частоте и углу падения исходных радиоволн. Экспериментальные и численные исследования привели к созданию нового оригинального метода диагностики нижней ионосферы.
Актуальность проблемы. В 1980 г. в Государственный реестр открытий был занесен новый эффект под номером 231. Эффект получил имя Гетманцева как один из наиболее интересных и важных результатов, полученных в целом ряде экспериментов по исследованию нелинейных свойств ионосферы, об-

наруженных при облучении ее мощным модулированным КВ радиоизлучением при неподвижной диаграмме направленности. Дальнейшим развитием этих исследований стало обнаружение излучения нижней ионосферы при облучении ее смодулированным КВ радиоизлучением, но с быстро вращающейся диаграммой направленности - ” радиозайчиком”.
Несмотря на то, что нелинейные явления в ионосфере известны со времен обнаружения в 1933 г. явления кроссмодуляции или лкжсембург-горьковского эффекта [58],необходимость исследования и учета этих явлений связана как с увеличением мощности излучения в различных радиопередающих установках,в том числе и исследовательских, так и с возможностью разработки различных методов исследования и мониторинга процессов,происходящих в одной из наиболее труднодоступных для дистанционного зондирования областей ионосферы - Б-слое.
В результате возникло и интенсивно развивается новое научное направление физики околоземного космического пространства, основанное на эффектах нелинейного взаимодействия мощных радиоволн КВ диапазона, а также волн других типов в ионосфере и магнитосфере Земли.
Исследуемый в диссертации круг вопросов является частью интенсивно проводимых в России, США и Европе экспериментальных работ по изучению нелинейных свойств нижней ионосферы. В диссертации всесторонне проанализированы проведенные автором экспериментальные исследования амплитудных, диаграммных и поляризационных свойств обнаруженного низ-

измерение ориентации эллипса поляризации СКЧ [31]. Передатчик работал на шести фиксированных частотах модуляции, лежащих в диапазоне (1,5 -Ь 5) кГц. В течение 10-минутного сеанса рамочная антенна поворачивалась на 180° с шагом 18°. Минимальное значение амплитуды сигнала должно наблюдаться при такой ориентации антенны, когда большая ось эллипса поляризации попадает в плоскость рамки. Этому моменту должна соответствовать максимальная скорость изменения фазы СКЧ. Последнее обстоятельство использовалось в эксперименте для определения ориентации эллипса, поляризации. Для измерения фазы низкочастотный сигнал, регистрируемый самописцем, сравнивался с отдетектированным КВ сигналом, распространяющимся земным лучом. Результаты обработки приведены на рис. 1.7.2., где по оси абсцисс отложено время (МСК), а по оси ординат угол, определяющий направление большой оси эллипса поляризации волны (0° соответствует направлению на север). На рисунке сведены результаты по всем частотам модуляции. Как следует из приведённых данных, наблюдается поворот вектора магнитного поля СКЧ с восточного направления в утренние часы к южному в послеполуденные и к юго-западному в вечерние. Вращение происходит по часовой стрелке.
В этом же пункте в августе-сентябре 1977 г. были проведены эксперименты по измерению поляризации СКЧ с помощью двух ортогональных рамочных антенн, плоскости которых были ориентированы в северо-южном и восточно-западном направлении [22]. Результаты измерений представлены на карте северной по-