Нижний Новгород, Нижегородская область, Россия
Нижний Новгород, Нижегородская область, Россия
На основе уравнений для электронной концентрации и температуры проведено моделирование динамики профиля электронной концентрации в ионосфере вследствие вытеснения плазмы из областей локализации плазменных волн, возникающих при воздействии мощного КВ-радиоизлучения, а именно из областей отражения и верхнегибридного резонанса. Причинами вытеснения плазмы являются увеличение газокинетического давления за счет омического нагрева электронов плазменными волнами и высокочастотное давление плазменных волн (стрикционное выдавливание). Установлено, что стрикционное выдавливание развивается более быстро и ответственно за формирование локальных областей пониженной концентрации вблизи высот плазменных резонансов, тогда как увеличение газокинетического давления ответственно за более медленное по времени, более протяженное и плавное по высоте образование области пониженной концентрации. Полученные результаты качественно близки к результатам эксперимента, проведенного на стенде HAARP в 2014 г.
ионосфера, нагрев электронов, мощное КВ-радиоизлучение, стрикционное выдавливание, модификация профиля
1. Бенедиктов Е.А., Гетманцев Г.Г., Зюзин В.А., Игнатьев Ю.А. Нагрев Е-области ионосферы мощным коротковолновым радиоизлучением. Геомагнетизм и аэрономия. 1980. Т. 20, № 5. С. 955-956.
2. Березин И.В., Белянский В.Б., Будько Н.И. и др. Диагностика процесса возбуждения плазменных колебаний полем мощной радиоволны. Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, № 5. С. 874-880.
3. Бойко Г.Н., Васьков В.В., Голян С.Ф. и др. Исследование дефокусировки радиоволн при воздействии мощного радиоизлучения. Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28, № 8. С. 960-970.
4. Васьков В.В., Димант Я.С. Влияние деформации нормального профиля ионосферной плазмы на аномальное поглощение мощной радиоволны в резонансной области. Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т. 29. С. 373-377.
5. Васьков В.В., Голян С.Ф., Груздев Ю.В. и др. Стимулированная ионизация верхней ионосферы при взаимодействии мощной радиоволны. Письма в ЖЭТФ. 1981. Т. 34, № 11. С. 582-585.
6. Васьков В.В., Голян С.Ф., Гуревич А.В. и др. Возбуждение верхнегибридного резонанса в ионосферной плазме полем мощной радиоволны. Письма в ЖЭТФ. 1986. T. 43, № 11. С. 512-515.
7. Гапонов А.В., Миллер М.А. О потенциальных ямах для заряженных частиц в высокочастотных полях. Письма в ЖЭТФ. 1958. Т. 34, № 2. С. 242-243.
8. Грач C.М., Трахтенгерц В.Ю. О параметрическом возбуждении ионосферных неоднородностей, вытянутых вдоль магнитного поля. Известия вузов. Радиофизика. 1975. Т. 18. С. 1288-1296.
9. Грач С.М., Митяков Н.А., Шварц М.М. Скачок плотности плазмы на развитой стадии тепловой параметрической неустойчивости. Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т. 29, № 4. С. 590-596.
10. Грач С.М., Комраков Г.П., Шварц М.М., Юрищев М.А. О зависимости аномального ослабления пробных волн от частоты при воздействии мощным радиоизлучением на ионосферу. Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т. 41. С. 678-966.
11. Грач С.М., Сергеев Е.Н., Мишин Е.В., Шиндин А.В. Динамические характеристики плазменной турбулентности ионосферы, инициированной воздействием мощного коротковолнового радиоизлучения. УФН. 2016. Т. 186, № 11. С. 1189-1228. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.07.037868.
12. Гуревич А.В., Шварцбург А.Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. М.: Наука, 1973. 272 с.
13. Димант Я.С. Тепловые и стрикционные возмущение плотности ионосферной плазмы в области резонанса мощной радиоволны. Взаимодействие высокочастотных волн с ионосферой. М.: ИЗМИРАН, 1989. С. 19-39.
14. Питаевский Л.П. Электрические силы в прозрачной среде с дисперсией. Письма в ЖЭТФ. 1960. Т. 39. С. 1450-1458.
15. Сергеев Е.Н., Грач С.М., Котов П.В. и др. Диагностика возмущенной области ионосферы с помощью широкополосного радиоизлучения. Известия вузов. Радиофизика. 2007. T. 50. С. 649-668.
16. Bernhardt P.A., Siefring C.L., Briczinski S.J., et al. Large ionospheric disturbances produced by the HAARP HF facility. Radio Sci. 2016. Vol. 51, iss. 7. P. 1081-1093. DOI: 10.1002/ 2015RS005883.
17. Carlson H.C., Jensen J.B. HF accelerated electron fluxes, spectra, and ionization. Earth, Moon, and Planets. 2014. Vol. 116. P. 1-18. DOI:https://doi.org/10.1007/s11038-014-9454-6.
18. Eliasson B. Full-scale simulations of ionospheric Langmuir turbulence. Modern Physics Letters B. 2013. Vol. 27, no. 08. P. 1330005-1330005-27. DOI:https://doi.org/10.1142/S0217984913300056.
19. Grach S.M., Mityakov N.A., Rapoport V.O., Trakhtengertz V.Yu. Thermal parametric turbulence in a plasma. Physica D: Nonlinear Phenomena. 1981. Vol. 2. P. 102-106. DOI:https://doi.org/10.1016/0167-2789(81)90063-4.
20. Grach S.M., Komrakov G.P., Yurishchev M.A., et al. Multifrequency Doppler radar observation of electron gyroharmonic effects during electromagnetic pumping of the ionosphere. Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 78. P. 883-886. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.883.
21. Lobachevsky L.A., Gruzdev Yu.V., Kim V.Yu., et al. Observations of ionospheric modification by the Tromsø heating facility with the mobile diagnostic equipment of IZMIRAN. J. Atmos. Terr. Phys. 1992. Vol. 54, iss. 1. P. 75-85. DOI: 10.1016/ 0021-9169(92)90086-Z.
22. Mishin E., Watkins B., Lehtinen N., et al. Artificial ionospheric layers driven by high-frequency radiowaves: An assessment. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. Vol. 121. P. 3497-3524. DOI:https://doi.org/10.1002/2015JA021823.
23. Pedersen T., Gustavsson B., Mishin E., et al. Creation of artificial ionospheric layers using high-power HF waves. Geophys. Res. Lett. 2010. Vol. 37. L02106. DOI:https://doi.org/10.1029/2009GL041895.
24. Pedersen T., McCarrick M., Reinisch B., et al. Production of artificial ionospheric layers by frequency sweeping near the 2nd gyroharmonic. Ann. Geophys. 2011. Vol. 29. P. 47-51.
25. Sergeev E.N., Grach S.M., Shindin A.V., et al. Artificial ionospheric layers during pump frequency stepping near the 4th gyroharmonic at HAARP. Phys. Rev. Lett. 2013. Vol. 110. 065002. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.065002.
26. Sergeev E.N., Shindin A.V., Grach S.M., et al. Exploring HF-induced ionospheric turbulence by Doppler sounding and stimulated electromagnetic emissions at the High Frequency Active Auroral Research Program heating facility. Radio Sci. 2016. Vol. 51. P. 1118-1130. DOI:https://doi.org/10.1002/2015RS005936.
27. Shindin A., Sergeev E., Grach S. Applications of broadband radio signals for diagnostics of electron density profile dynamics and plasma motion in the HF-pumped ionosphere. Radio Sci. 2012. Vol. 47. RS0N04. DOI:https://doi.org/10.1029/2011RS004895.
28. Shindin A.V., Sergeev E.N., Grach S.M., et al. HF Induced modifications of the electron density profile in the Earth’s ionosphere using the pump frequencies near the fourth electron gyroharmonic. Remote Sensing. 2021. Vol. 13. 4895. DOI:https://doi.org/10.3390/rs13234895.
29. Vas’kov V.V., Gurevich A.V. Nonlinear resonant instability of a plasma in the field of an ordinary electromagnetic wave. Sov. Phys. -•JETP. 1976. Vol. 42, iss. 1. P. 91-97.
