КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 22-17-00020
НазваниеВозмущения в высокоширотной верхней (F -область) ионосфере, вызванные воздействием мощного высокочастотного радиоизлучения стенда EISCAT/Heating
РуководительБлаговещенская Наталья Федоровна, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт", г Санкт-Петербург
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2022 г. - 2024 г. |
Конкурс№68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-608 - Ионосфера
Ключевые словавысокоширотная ионосфера, F2-слой, ионосферное возмущение, мощная КВ радиоволна, нелинейные явления, методы диагностики, радар некогерентного рассеяния радиоволн, ионосферные неоднородности, электронная концентрация, дакт, искусственная ионосферная турбулентность, узкополосное искусственное радиоизлучение ионосферы, неустойчивость, EISCAT/Heating
Код ГРНТИ37.15.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Физические эксперименты в естественной свободной плазме (ионосфере) с использованием контролируемой инжекции мощных КВ радиоволн в высокоширотную верхнюю (F-область) ионосферу позволяют изучать широкий спектр ионосферных возмущений, нелинейных явлений, механизмы возбуждения турбулентностей и плазменных волн, плазменные и гиромагнитные резонансы, механизмы ускорения электронов. Особое внимание привлекают исследования на высокоширотных КВ нагревных стендах HAARP и EISCAT/Heating. С 2019 г. резко интенсифицировались исследования по проекту HAARP в рамках национальной программы США "Arctic Research in national interest". В 2022 г. недалеко от Тромсе будет завершено строительство радара некогерентного рассеяния радиоволн нового поколения EISCAT_3D, который обеспечит проведение измерений с пространственным и временным разрешением, принципиально недостижимом на существующих радарах (McCrea et al., Progress in Earth and Planetary Science, 2015). Необходимо также отметить, что существующие высокоширотные КВ нагревные стенды (HAARP и EISCAT/Heating) позволяют проводить исследования при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт), когда реализуется возможность возбуждения явлений, принципиально недостижимых при Рэфф < 250 МВт (Mishin et al., J. Geophys. Res., 2016 и ссылки там; Blagoveshchenskaya et al., J. Geophys. Res., 2017; 2020; Borisova et al., Radiophysics and Quant. Electr., 2017).
Для модификации верхней ионосферы (F-область) традиционно на всех нагревных стендах мира используются мощные КВ радиоволны обыкновенной поляризации (О-мода). Это вызвано тем, что радиоволны необыкновенной поляризации (Х-мода) в фоновой (невозмущённой) ионосфере отражаются существенно ниже высоты отражения мощной КВ радиоволны О-поляризации, и, более того, ниже области существования квазиэлектростатических плазменных волн (ленгмюровских и верхнегибридных). Вследствие этого они не могут вызвать генерацию этих волн, и как следствие, возбуждение искусственной ионосферной турбулентности и явлений, её сопровождающих. Однако авторы предлагаемого проекта впервые обнаружили, что воздействие мощной КВ радиоволны Х-поляризации на высокоширотную F-область ионосферы вдоль магнитного поля (в магнитный зенит) приводит к генерации искусственных возмущений, которые могут превосходить по интенсивности возмущения при О-нагреве (Blagoveshchenskaya et al., Geophys. Res. Lett., 2011; Blagoveshchenskaya et al., J. Geophys. Res., 2014; 2017; 2020; Kalishin et al., J. Geophys. Res., 2021; Blagoveshchenskaya et al., J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 2013; 2015: 2017; Borisova et al., Radiophysics and Quant. Electr., 2017; Blagoveshchenskaya et al., Cosmic Res., 2018; Blagoveshchenskaya et al., Geomagn. and Aeronomy, 2019; Blagoveshchenskaya, URSI Radio Sci. Bul. 2020).
Проект ориентирован на исследование возмущений и нелинейных явлений в высокоширотной верхней ионосфере (F-область) с помощью контролируемой инжекции мощных КВ радиоволн с использованием различных режимов излучения, в том числе очень высоких эффективных мощностей излучения (Рэфф > 250 МВт), что способствует развитию технологий наблюдений за процессами в ионосфере в Арктическом регионе. Основное внимание будет уделено мало изученным возмущениям при нагреве F-области ионосферы мощными КВ радиоволнами необыкновенной (Х-мода) поляризации, а также сравнению характеристик ионосферных возмущений при Х- и О-нагреве. Основу предлагаемого проекта составит анализ данных, полученных в период экспериментов, выполненных коллективом на высокоширотном КВ нагревном стенде EISCAT/Heating в г. Тромсе, Норвегия (69.6ºN, 19.2ºE) в 2008 – 2021 г.г., а также планируемых в ходе выполнения проекта. Стенд EISCAT/Heating, пространственно совмещенный с радаром некогерентного рассеяния радиоволн, обеспечивает максимальную эффективную мощность излучения до 1200 МВт и не имеет аналогов в России как по своим техническим характеристикам, так и по географическому расположению. Диагностика характеристик искусственных ионосферных возмущений осуществлялась как непосредственно в месте расположения нагревного стенда с помощью самых современных зарубежных высокоинформативных средств и методов, так и с использованием средств дистанционной диагностики, разработанных в ААНИИ и установленных под г. С.-Петербург. Разработанные коллективом методики и технологии воздействия мощных КВ радиоволн необыкновенной поляризации на высокоширотную F-область ионосферы открывают новые возможности для изучения нелинейных процессов в верхней ионосфере высоких широт.
В проекте предлагается:
(1) впервые исследовать характеристики, условия и возможные механизмы генерации каналов (дактов) повышенной электронной плотности при Х-нагреве высокоширотной F области ионосферы;
(2) впервые исследовать характеристики, условия и возможные механизмы генерации различных спектральных компонент в спектре узкополосного (в полосе ± 1 кГц относительно частоты нагрева) искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) при нагреве F-области ионосферы на частотах выше критической частоты слоя F2 (foF2), регистрируемых на значительном (более 1000 км) удалении от КВ нагревного стенда EISCAT/Heating;
(3) детально исследовать характеристики, пороги возбуждения и возможные механизмы генерации искусственной ионосферной турбулентности (ленгмюровской и ионно-акустической) в F-области высокоширотной ионосферы при Х-нагреве;
(4) продолжить исследования характеристик мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) при Х-нагреве , получить оценки пространственного размера области, занятой МИИН, а также исследовать влияние МИИН на дальнее распространение декаметровых волн по данным экспериментов и моделирования;
(5) выполнить оценки направления и скоростей движения МИИН в искусственно возмущенной высокоширотной F области ионосферы на основе моделирования и многопозиционных доплеровских наблюдений при О- и Х-нагреве;
(6) построить феноменологическую модель явлений в высокоширотной F-области ионосферы при Х-нагреве;
(7) сравнить характеристики и пороги возбуждения ионосферных возмущений в высокоширотном F2 слое а также динамику их развития при воздействии мощных КВ радиоволн необыкновенной (Х-мода) и обыкновенной (О-мода) поляризаций;
(8) обобщить и получить количественные оценки характеристик разнообразных искусственных ионосферных возмущений в высокоширотной F-области ионосферы при различных режимах излучения стенда EISCAT/Heating.
Детальное иccледование характеристик и механизмов генерации ионосферных возмущений в высокоширотном F2 слое, инициированных воздействием мощных КВ радиоволн необыкновенной поляризации, в том числе и при высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт), будет выполнено впервые и не имеет аналогов в практике мировых исследований. Предлагаемое коллективом направление исследований может быть реализовано только в рамках предлагаемого проекта, открывает новые возможности изучения возмущений в высокоширотной верхней ионосфере и будет способствовать развитию технологий наблюдений за процессами в ионосфере в Арктическом регионе.
Ожидаемые результаты
Ожидается, что при выполнении исследований, запланированных по проекту, будут получены принципиально новые результаты, обеспечивающие получение количественных характеристик разнообразных искусственных возмущений в верхней (F-область) ионосфере высоких широтах при различных режимах излучения стенда EISCAT/Heating и способствующие развитию технологий наблюдений за процессами в ионосфере в Арктическом регионе, в том числе:
(1) Будут получены характеристики, пороги возбуждения и определены условия и возможные механизмы генерации каналов (дактов) повышенной электронной плотности, вызванных воздействием мошной КВ радиоволны необыкновенной (Х- мода) поляризации в направлении магнитного поля на частотах нагрева как ниже, так и выше критической частоты слоя F2 (fH / foF2 ≤ 1 и fH/ foF2 > 1) при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт) по данным прямых измерений с помощью радара некогерентного рассеяния радиоволн в месте расположения стенда EISCAT/Heating;
(2) Будут получены характеристики и определены условия и возможные механизмы генерации различных спектральных компонент в спектре узкополосного (в полосе ± 1 кГц относительно частоты нагрева) искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) при нагреве F-области ионосферы на частотах выше критической частоты слоя F2 (foF2), регистрируемых на значительном (более 1000 км) удалении от КВ нагревного стенда EISCAT/Heating
(3) Будет получены пороги возбуждения, характеристики и установлена динамика развития во времени и искусственной ионосферной турбулентности (ленгмюровской и ионно-акустической) в F-области высокоширотной ионосферы при Х-нагреве в направлении магнитного зенита при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт) по данным прямых измерений с помощью радара некогерентного рассеяния радиоволн в месте расположения стенда EISCAT/Heating;
(4) Будут установлены времена развития и релаксации, пороги возбуждения и возможные механизмы генерации мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) при Х-нагреве. Будут выполнены оценки пространственного размера области, занятой МИИН, а также исследовано влияние МИИН на дальнее распространение декаметровых волн по данным экспериментов на протяженных радиотрассах и моделирования траекторных и доплеровских харaктеристик диагностических КВ сигналов;
(5) Будут получены оценки скоростей и направления движения МИИН в искусственно возмущенной высокоширотной F области ионосферы на основе моделирования и многопозиционных доплеровских наблюдений при О- и Х-нагреве;
(6) Будет разработана феноменологическая модель явлений в высокоширотной F-области ионосферы, описывающая последовательность появления и взаимосвязь процессов при воздействии мощных КВ радиоволн необыкновенной поляризации на основе анализа всего объема экспериментальных данных, полученных с использованием различных диагностических средств и методов;
(7) Будет получены результаты сравнительного анализа характеристик и порогов возбуждения искусственных ионосферных возмущений в высокоширотном F2 слое (электронная концентрация и температура, Ne и Te, интенсивность ленгмюровских и ионно-акустических плазменных волн, спектральная структура УИРИ, МИИН) и динамики их развития при воздействии мощных КВ радиоволн необыкновенной (Х-мода) и обыкновенной (О-мода) поляризаций, в том числе при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт);
(8) Будут получены количественные характеристики разнообразных искусственных ионосферных возмущений в высокоширотной F-области ионосферы при различных режимах излучения стенда EISCAT/Heating (поляризация мощной КВ радиоволны, мощность и направление излучения, соотношение частоты волны накачки к критической частоте слоя F2 и т. д.), в том числе при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт), на основе анализа всего объема экспериментальных данных.
Результаты выполненных исследований позволят получить количественные характеристики искусственных плазменных возмущений в высокоширотной верхней ионосфере (F-область). при различных режимах воздействия (частота и поляризация мощной КВ радиоволны, направление излучения, отношение частоты волны накачки к критической частоте слоя F2 и т. д.). Уровень ожидаемых результатов коллектива предлагаемого проекта опережает уровень аналогичных зарубежных разработок в данной области науки. Решение поставленных в проекте задач, связанных с изучением ионосферных возмущений и нелинейных явлений в высокоширотной F-области ионосферы с помощью управляемых источников воздействия (КВ нагревной стенд), востребовано в различных областях знаний. Среди них отметим физику ионосферной, солнечной и космической плазмы, астрофизику, электромагнитную экологию околоземного космического пространства. Необходимо отметить важность подобного рода исследований для изучения нелинейных эффектов в лазерах и волоконных световодах, оценки влияния эффектов воздействия мощных КВ радиоволн на космическую погоду и в определении предельных электромагнитных нагрузок на ионосферу, а также жизнеобеспечения деятельности человека в Арктических регионах. Следует также подчеркнуть важность этих исследований для целей глобальной радиосвязи, в том числе и для связи с подводными лодками, загоризонтной радиолокации и высвобождения частиц из радиационных поясов, что в настоящее время интенсивно изучается в рамках проекта HAARP.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проект направлен на исследование возмущений и нелинейных явлений в высокоширотной верхней (F-область) ионосфере с помощью контролируемой инжекции мощных КВ радиоволн с использованием различных режимов излучения при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт), способствующих развитию технологий наблюдений за процессами в ионосфере в Арктическом регионе. В отчетный период основное внимание было уделено мало изученным возмущениям при нагреве F-области ионосферы мощными КВ радиоволнами необыкновенной (Х-мода) поляризации, излучаемыми в направлении магнитного зенита. Определенное внимание было также уделено сравнению характеристик ионосферных возмущений при Х- и О-нагреве в магнитный зенит. Результаты исследований базируются на данных, полученных в период экспериментов, выполненных исполнителями на высокоширотном КВ нагревном стенде EISCAT/Heating в г. Тромсе, Норвегия (69.6ºN, 19.2ºE) в 2008 – 2021 г.г. В отчетный период получены следующие результаты:
Выполнены исследования условий генерации и характеристик каналов (дактов) повышенной электронной плотности в высокоширотной верхней (F-область) ионосфере при Х-нагреве. Установлено, что каналы повышенной электронной плотности создаются при Х-нагреве на частотах как ниже, так и выше критической частоты слоя F2 (fH ≤ foF2 и fH > foF2) при спокойных фоновых геофизических условиях. Каналы ориентированы вдоль магнитного поля в широком диапазоне высот, вплоть до верхней высотной границы измерений радара НР (~ 600 - 700 км). Показано, что возрастания Ne в каналах относительно фоновых значений Ne0 достигают (Ne- Ne0)/Ne0 =50 - 80% и сопровождаются сравнительно небольшими повышениями температуры электронов Te (~ 20 - 40% ) вследствие омического нагрева электронов. Время развития дактов составляло ~ 30 - 50 с, а время релаксации после выключения стенда достигало 2 - 5 мин. По данным радара НР в режиме сканирования искусственно возмущенной области ионосферы по углам возвышения было установлено, что горизонтальный размер каналов повышенных значений Ne составлял ~ 3°, что соответствует ~ 16 км на высоте 300 км [url: https://www.aaresearch.science/jour/article/view/457 ] Установлено, что дакты Ne создаются независимо от того возбуждаются или нет ленгмюровские и ионно-акустические плазменные волны. Однако генерация МИИН происходит только в условиях существования дактов повышенных Ne.
Показано, что в отличие от Х-нагрева, при котором возрастание Ne является типичным явлением, при О-нагреве эффект возрастания Ne наблюдался только в особых условиях, а именно при нагреве на критической частоте слоя F2 и/или вблизи гирогармоник электронов (fH/foF2 ~ 1 и/или fH ≥ nfce, где fce – гирочастота электронов). При этом относительные возрастания электронной концентрации были (Ne- Ne0)/Ne0 = 21 - 42 % , что меньше, чем при Х-нагреве.
Выполнены оценки порогов возбуждения (минимальных значений напряженности электрического поля мощной КВ радиоволны вблизи высоты отражения мощной КВ радиоволны), необходимых для создания каналов повышенной плотности электронов EionNe, а также возбуждения ленгмюровских и ионно-акустических волн, EionPL и EionIL, при Х- и О-нагреве высокоширотной F области ионосферы. Оценки выполнялись с учетом потерь мощной волны при распространении в нижележащих слоях. Установлено, что возрастания Ne при Х-нагреве начинались при минимальных значениях электрического поля мощной КВ радиоволны EionNe = 0.13 - 0.22 В/м, которые ниже порогов возбуждения ленгмюровских и ионно-акустических плазменных волн, EionPL = 0.22 - 0.34 и EionIL = 0.29 - 0.34 В/м соответственно. При О-нагреве возрастания Ne начинались при существенно более высоких порогах EionNe = 0.45 - 0.6 В/м. Кроме того эффект возрастания Ne при О-нагреве наблюдался только при наличии ленгмюровских волн, т. е. при EionNe ≥ EionPL. Предполагается, что возрастания электронной плотности вызваны потоком ускоренных электронов. Природа возрастания Ne при Х- и О-нагреве требует дальнейшего изучения.
Впервые обнаружено, что при Х-нагреве в магнитный зенит на частотах выше критической частоты необыкновенной компоненты fH > fXF2 (т.е. в условиях, когда мощная КВ радиоволна не отражается от ионосферы) происходит возбуждение узкополосного (в полосе ± 1 кГц относительно частоты нагрева) искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ), которое регистрировалось на большом расстоянии (~1200 км) от нагревного стенда EISCAT/Heating.
Выполнено сравнение спектральной структуры УИРИ при Х- нагреве на частотах волны накачки fH ниже и выше критической частоты необыкновенной компоненты (fH < fXF2 и fH > fXF2). При Х-нагреве на частотах fH > fXF2 возбуждалась единственная компонента в области отрицательной отстройки от частоты нагрева на 53 – 56 Гц, что приблизительно соответствует гирочастоте ионов атомарного кислорода O+.. На частотах нагрева fH < fXF2 спектр УИРИ содержит многократные дискретные ионные гирогармонические структуры ( nfEIC, где n - номер гармоники) как при отрицательных (компоненты Стокса), так и положительных (компоненты анти-Стокса) отстройках от частоты волны накачки. Рассмотрены возможные механизмы генерации спектральных компонент УИРИ, такие как стимулированное рассеяние Брилюэна (Magnetized Stimulated Brillioun Scatter, MSBS) и стимулированное рассеяние Бернштейна на ионах (Stimulated Ion Bernstein Scatter, SIBS). Установлено, что обнаружение УИРИ на большом удалении от КВ нагревного стенда EISCAT/Heating (на расстояние ~1200 км) возможно только при наличии в искусственно возмущенной области ионосферы мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) [url: https://elibrary.ru/download/elibrary_49466019_71849954.pdf].
Публикации
1. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Калишин А.С. Условия генерации и характеристики каналов повышенной электронной плотности в высокоширотной F-области ионосферы, вызванных воздействием мощных КВ радиоволн необыкновенной поляризации [Электронный ресурс]: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн / Материалы Всероссийской открытой научной конференции. –Муром: МИ ВлГУ, 2022. –586 с., 115- 123 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.24412/2304-0297-2022-1-115-123
2. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Калишин А.С., Егоров И.М., Загорский Г.А. Disturbances of electron density in the high latitude upper (F-region) ionosphere induced by X-mode HF pump waves from EISCAT UHF radar observations Проблемы Арктики и Антарктики, 3, 68, 248-257 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3-248-257
3. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С Ионосферные проявления магнитных пульсаций в периоды нагревных экспериментов на стенде EISCAT/Heating [Электронный ресурс]: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн / Материалы Всероссийской открытой научной конференции. –Муром: МИ ВлГУ, 2022. –586 с., 124-128 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.24412/2304-0297-2022-1-124-128
4. Егоров И.М., Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д. Исследование искусственных ионосферных возмущений, вызванных воздействием мощных КВ- радиоволн нагревного стенда EISCAT, по данным дистанционных методов диагностики Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. Труды XVII конференции молодых ученых "Взаимодействие полей и излучения с веществом". –Иркутск: ИСЗФ СО РАН, 5-10 сентября 2022.- 443с., 180-184 (год публикации - 2022)
5. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д. Характеристики узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы при воздействии КВ радиоволн обыкновенной и необыкновенной поляризации [Электронный ресурс]: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн / Материалы Всероссийской открытой научной конференции. –Муром: МИ ВлГУ, 2022. –586 с., 129- 135 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.24412/2304-0297-2022-1-129-135
6. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Егоров И.М. Comparison between features of narrowband stimulated electromagnetic emission excited by an extraordinary pump wave in the F-region of the high latitude ionosphere at frequencies below and above the X-component critical frequency of F2 layer RUSSIAN METEOROLOGY AND HYDROLOGY, - (год публикации - 2023)
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В отчетный период продолжены исследования характеристик искусственных возмущений в высокоширотной верхней ионосфере (F-область) при различных режимах воздействия мощных КВ радиоволн, излучаемых нагревным стендом EISCAT/Heating в г. Тромсе, Норвегия (69.6ºN, 19.2ºE), в том числе при очень высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф > 250 МВт). Основное внимание было уделено продолжению исследований мало изученных возмущений в F-области ионосферы при воздействии мощными радиоволнами необыкновенной (Х-мода) поляризации и сравнению характеристик ионосферных возмущений при Х- и О-нагреве. Исследования в данном направлении открывают новые возможности изучения нелинейных процессов, механизмов возбуждения турбулентностей и плазменных волн, механизмов ускорения электронов. в высокоширотной верхней ионосфере и будут способствовать развитию технологий наблюдений за возмущениями в ионосфере в Арктическом регионе. В отчетный период получены следующие результаты:
Выполнены исследования пространственной структуры и характеристик возмущений электронной концентрации и температуры (Ne и Te), ленгмюровских и ионно-акустических плазменных волн при воздействии мощными КВ радиоволнами необыкновенной (Х-мода) поляризации на высокоширотную F-область ионосферы при их излучении фазированными антенными решетками с различной шириной диаграммы направленности.
Впервые обнаружено, что при О-нагреве в магнитный зенит при высоких эффективных мощностях излучения (Рэфф = 350 - 550 МВт) на частотах, превышающих fоF2 на 0.9 – 1.1 МГц (т.е. в условиях, когда мощная КВ радиоволна не отражается от ионосферы), происходит образование дактов повышенной электронной плотности Ne, генерация мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) и узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ).
Выполнен анализ и сравнение характеристик мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) в высокоширотной F-области при воздействии мощными КВ радиоволнами обыкновенной (О-мода) и необыкновенной (Х-мода) поляризаций. Показано, что МИИН при О- и Х-нагреве имеют существенно различные времена нарастания и релаксации и пороговые мощности возбуждения, что свидетельствует о различных механизмах их генерации.
Выполнены оценки пространственного размера искусственно возмущенной области ионосферы (ИВО), в которой возбуждаются МИИН при Х и О- нагреве на низких (fH = 4.0 – 5.4 МГц) и высоких (fH= 6 – 8 МГц) частотах.
По экспериментальным данным и результатам моделирования исследовано влияние МИИН в F-области высокоширотной ионосферы при О- и Х-нагреве на дальнее распространение (D = 8.0 - 8.5 тыс. км) декаметровых радиоволн. Результаты моделирования показали: (1) для геометрии экспериментальных радиотрасс возможен устойчивый прием ракурсно- рассеянных сигналов; (2) наряду со скачковыми модами распространения имели место траектории без промежуточного отражения от поверхности Земли (с "провисанием" или волноводного характера), что. существенно повышает напряженность поля сигналов, падающих на рассеивающую область.
Предложен метод и получены численные оценки скоростей и направления движения МИИН в искусственно возмущенной высокоширотной F области ионосферы при О- и Х-нагреве.
Выполнены исследования характеристик дактов повышенной электронной плотности, ленгмюровских и ионно-акустических плазменных волн и узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) при Х-нагреве высокоширотной F-области ионосферы при различных направлениях излучения волны накачки (вертикальное, в магнитный зенит и промежуточное между ними направление, т.е. 90, 78 и 84°).
Исследованы характеристики дактов повышенной электронной плотности, ленгмюровской и ионно-акустической турбулентности и узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) при Х-нагреве высокоширотной F-области ионосферы в зависимости от эффективной мощности излучения нагревного стенда EISCAT/Heating.
По данным экспериментов на высокоширотном КВ нагревном стенде EISCAT/Heating и результатам численных расчетов с учетом затухания мощной КВ радиоволны в D-, E- и F-слоях ионосферы установлены минимальные (пороговые) значения электрических полей в ионосфере при Х-нагреве на частотах ниже и вблизи критической частоты слоя F2 (fH/foF2 ≤ 1), при которых начинались возрастания Ne вдоль магнитного поля, возбуждение ленгмюровских и ионно-акустических плазменных волн и узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы. Выполнено сравнение порогов для О- и Х-нагрева.
По результатам выполненных исследований в отчетном периоде опубликованы следующие статьи, индексируемые в базах Scopus и Web of Science:
Blagoveshchenskaya, N.F.; Borisova, T.D.; Kalishin, A.S.; Egorov, I.M. Artificial Ducts Created via High-Power HF Radio Waves at EISCAT. Remote Sens. 2023, 15 (9), 2300 (Q1). https://doi.org/10.3390/rs15092300 url - https://www.mdpi.com/journal/remotesensing.
Borisova T.D., Blagoveshchenskaya N.F., Kalishin A.S. Features of artificial ionosphere turbulence induced by the O- and X-mode HF heating near the F2-layer critical frequency // Solar-Terrestrial Physics. 2023. Vol. 9. Iss. 1. P. 21–30. DOI: 10.12737/stp-91202303. url - https://naukaru.ru/en/nauka/journal/81/view.
Borisova T.D., Blagoveshchenskaya N.F., Kalishin A.S. Spectral features of ionospheric plasma waves excited by powerful HF radio waves radiated at frequencies near electron gyroharmonics and F2-layer critical frequency // Solar-Terrestrial Physics. 2023. Vol. 9. Iss. 2. P. 94–102. DOI: 10.12737/stp-92202312. https://naukaru.ru/en/nauka/journal/81/view.
Blagoveshchenskaya N. F., Kalishin A. S., Borisova T. D., Egorov I.M., and Zagorskiy G. A. Phenomena in the High-Latitude F Region of the Ionosphere under the Effect of Powerful HF Radio Waves at Frequencies above the Critical One of the F2 Layer // Geomagnetism and Aeronomy, 2023. Vol. 63 (6). P. 757–769. DOI: 10.1134/S0016793223600467 .url - https://link.springer.com/journal/11478/volumes-and-issues.
Kalishin A. S., Blagoveshchenskaya N. F., Borisova T. D, Egorov I. M., Zagorskiy G. A., Kovalev A. S. Features of Narrowband Stimulated Electromagnetic Emission Depending on the Effective Radiated Power of the EISCAT/Heating Facility // Cosmic Research, 2023. Vol. 61(6). P. 501–509. DOI: 10.1134/S0010952523700478 url - https://link.springer.com/journal/10604/volumes-and-issues.
Публикации
1. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Калишин А.С., Егоров И.М. Artificial Ducts Created via High-Power HF Radio Waves at EISCAT Remote Sensing, 2300, 15, 1-21, MDPI Open Access. publishing under a Creative Commons Attribution License (CC BY) on a continuous basis (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/rs15092300
2. Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Борисова Т.Д., Егоров И.М., Загорский Г.А. Phenomena in the High-Latitude F Region of the Ionosphere under the Effect of Powerful HF Radio Waves at Frequencies above the Critical One of the F2 Layer Geomagnetism and Aeronomy, 6, 63, 757-769, Pleiades Publishing, Ltd. Zoom, Registration Number 6359129 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S0016793223600467
3. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С. Features of artificial ionosphere turbulence induced by the O- and X-mode HF heating near the F2-layer critical frequency Solar-Terrestrial Physics, 9, 1, 21-30, Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS together with the Scientific Publishing Center INFRA-M, Registration Number EL № FS 77 — 79288 of October 02, 202 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.12737/stp-91202303
4. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С. Spectral features of ionospheric plasma waves excited by powerful HF radio waves radiated at frequencies near electron gyroharmonics and F2-layer critical frequency Solar-Terrestrial Physics, 9, 2, 94-102, Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS together with the Scientific Publishing Center INFRA-M, Registration Number EL № FS 77 — 79288 of October 02, 202 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.12737/stp-92202312
5. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Егоров И.М., Загорский Г.А., Ковалев А.С. Features of Narrowband Stimulated Electromagnetic Emission Depending on the Effective Radiated Power of the EISCAT/Heating Facility Cosmic Research, 6, 61, 501 - 509, Pleiades Publishing, Ltd. Registration Number 6359129 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S0010952523700478