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 проекта 22-17-00020

НазваниеВозмущения в высокоширотной верхней (F -область) ионосфере, вызванные воздействием мощного высокочастотного радиоизлучения стенда EISCAT/Heating

Руководитель Благовещенская Наталья Федоровна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" , г Санкт-Петербург

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 слова высокоширотная 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.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


 

Публикации

1. 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)
10.30758/0555-2648-2022-68-3-248-257

2. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-115-123

3. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-129-135

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. 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)
10.3390/rs15092300

6. 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)
10.12737/stp-91202303

7. 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)
10.12737/stp-92202312

8. 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)
10.1134/S0016793223600467

9. 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)
10.1134/S0010952523700478

10. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-124-128

11. 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, 12, 47, 921-930 https://www.pleiades.online/en/publishers/declaration-springer-pleiades/ (год публикации - 2023)
10.3103/S1068373922120032

12. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Калишин А.С., Кош М., Егоров И.М., Загорский Г. А. Ионосферные и оптические явления при Х-нагреве на разных частотах СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 123 -127 https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-123-127

13. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Егоров И.М., Долгачева С.А., Ковалев А.С. Спектральная структура диагностических сигналов, рассеянных на МИИН при изменении мощности излучения КВ нагревного стенда EISCAT/Heating СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 500 - 505 https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-500-505

14. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Ковалев А.С. Determination of the vector velocity of artificial iono-spheric irregularities based on Doppler measurements by the bi-static scatter method of HF radio signals propagating over long radio paths Solar-Terrestrial Physics, Vol. 10. Iss. 2. P. 74–92 Свидетельство о регистрации от 2 октября 2020 г. ЭЛ № ФС77-79228 (год публикации - 2024)
10.12737/stp-102202408

15. Егоров И.М., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Борисова Т.Д., Загорский Г. А. Features of small-scale artificial irregularities in the high latitude ionospheric F-region from remote sensing observations ПРОБЛЕМЫ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ (год публикации - 2025)

16. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Егоров И.М. Параметры узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы при нагреве вблизи частот гирорезонанса СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 128 - 133 : https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-128-133

17. Благовещенская Н.Ф., Борисов Т.Д., Калишин А.С., Егоров И.М., Загорский Г.А., Ковалев А.С. Сравнение характеристик явлений в F-области высокоширотной ионосферы при излучении мощных КВ радиоволн антеннами с узкой и широкой диаграммой направленности Проблемы Арктики и Антарктики, том 69, вып.4, с. 436 - 452 URL https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (год публикации - 2023)
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2023-69-4-435-45


 

Публикации

1. 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)
10.30758/0555-2648-2022-68-3-248-257

2. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-115-123

3. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-129-135

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. 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)
10.3390/rs15092300

6. 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)
10.12737/stp-91202303

7. 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)
10.12737/stp-92202312

8. 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)
10.1134/S0016793223600467

9. 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)
10.1134/S0010952523700478

10. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-124-128

11. 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, 12, 47, 921-930 https://www.pleiades.online/en/publishers/declaration-springer-pleiades/ (год публикации - 2023)
10.3103/S1068373922120032

12. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Калишин А.С., Кош М., Егоров И.М., Загорский Г. А. Ионосферные и оптические явления при Х-нагреве на разных частотах СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 123 -127 https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-123-127

13. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Егоров И.М., Долгачева С.А., Ковалев А.С. Спектральная структура диагностических сигналов, рассеянных на МИИН при изменении мощности излучения КВ нагревного стенда EISCAT/Heating СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 500 - 505 https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-500-505

14. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Ковалев А.С. Determination of the vector velocity of artificial iono-spheric irregularities based on Doppler measurements by the bi-static scatter method of HF radio signals propagating over long radio paths Solar-Terrestrial Physics, Vol. 10. Iss. 2. P. 74–92 Свидетельство о регистрации от 2 октября 2020 г. ЭЛ № ФС77-79228 (год публикации - 2024)
10.12737/stp-102202408

15. Егоров И.М., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Борисова Т.Д., Загорский Г. А. Features of small-scale artificial irregularities in the high latitude ionospheric F-region from remote sensing observations ПРОБЛЕМЫ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ (год публикации - 2025)

16. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Егоров И.М. Параметры узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы при нагреве вблизи частот гирорезонанса СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 128 - 133 : https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-128-133

17. Благовещенская Н.Ф., Борисов Т.Д., Калишин А.С., Егоров И.М., Загорский Г.А., Ковалев А.С. Сравнение характеристик явлений в F-области высокоширотной ионосферы при излучении мощных КВ радиоволн антеннами с узкой и широкой диаграммой направленности Проблемы Арктики и Антарктики, том 69, вып.4, с. 436 - 452 URL https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (год публикации - 2023)
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2023-69-4-435-45


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетный период продолжены исследования и обобщены результаты изучения 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). Основное внимание было уделено мало изученным возмущениям 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 естественного и искусственного происхождения в Арктическом регионе. В отчетный период получены следующие результаты: Выполнен анализ характеристик мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) и узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) при О- и Х-нагреве F--области ионосферы в направлении магнитного зенита на частотах fH < foF2 при излучении мощной КВ радиоволны фазированными антенными решетками стенда EISCAT/Heating с узкой (ФАР 1, 5 - 6º) и широкой (ФАР 3, 10 - 12º) диаграммами направленности. Показано, что при О-нагреве размер области, занятой МИИН, составлял 90 – 105 км и 60 – 90 км при использовании ФАР 3 и ФАР 1 соответственно. Размер области, в которой возбуждались МИИН при Х-нагреве, был существенно меньше и составлял 45 – 60 км и ~ 30 км при использовании ФАР 3 и ФАР 1 соответственно. Установлено, что узкополосное искусственное радиоизлучение ионосферы, регистрируемое на удалении более 1000 км от нагревного стенда, наблюдалось только при Х-нагреве при использовании как ФАР 1, так и ФАР3. Рассмотрены характеристики, пороговые мощности возбуждения, а также условия и возможные механизмы генерации возрастаний электронной концентрации Ne в широком диапазоне высот, образующих дакты повышенной электронной плотности, мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН), узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ), ленгмюровских и ионно-акустических плазменных волн (LW и IAW), оптических эмиссий в красной и зеленой линиях атомарного кислорода при воздействии на высокоширотную F-область ионосферы мощными КВ радиоволнами необыкновенной (Х-мода) поляризации. Установлено, что разнообразные нелинейные явления в высокоширотной F-области ионосферы создавались при воздействии на нее мощными КВ радиоволнами Х-поляризации на частотах как ниже, так и выше критической частоты необыкновенной компоненты слоя F2 (fH ≤ fxF2 и fH > fxF2) при спокойных геофизических условиях (отсутствие высыпаний, электроджета и продольных токов). Обнаружено, что взаимодействие мощных КВ радиоволн Х-поляризации с ионосферной плазмой F-области на частотах нагрева fH ≤ fxF2 начинается с ускорения электронов, вызывающего повышение электронной концентрации Ne вдоль магнитного поля и образование дактов (каналов) повышенных Ne. МИИН, возбуждаемые внутри дакта, играют ключевую роль в возбуждении продольных плазменных волн (LW и IAW), а также обеспечивают регистрацию УИРИ на удалении более 1000 км от нагревного стенда. Показано, что характерной особенностью оптических излучений являлась их связь с плазменными волнами, возбуждаемыми вблизи высоты отражения мощной Х-волны. Высота максимальной интенсивности оптических излучений совпадала с высотой максимальной интенсивности ленгмюровских волн. Установлено, что характерной особенностью Х-нагрева на частотах fH > fxF2, т.е. в условиях, когда мощная Х-волна не отражалась от ионосферы, являлось отсутствие возбуждения продольных плазменных волн (LW и IAW), а также искусственного оптического излучения. При этом аналогично условиям fH ≤ fxF2, создавались дакты Ne, возрастала температура электронов вследствие омического нагрева, генерировались МИИН и УИРИ. На основе анализа последовательности появления и взаимосвязи нелинейных явлений, а также их характеристик построена феноменологическая модель явлений в высокоширотной F-области ионосферы при воздействии на нее мощными КВ радиоволнами необыкновенной (Х-мода) поляризации на частотах нагрева как ниже, так и выше критической частоты необыкновенной компоненты слоя F2 (fH ≤ fxF2 и fH > fxF2). Выполнено сравнение характеристик и порогов возбуждения искусственных ионосферных возмущений в высокоширотном F2 слое при воздействии мощными КВ радиоволнами необыкновенной (Х-мода) и обыкновенной (О-мода) поляризаций. При Х-нагреве возмущения в ионосфере начинаются с повышения Ne на 50 – 80 %, образующей дакты электронной концентрации, которые имеют пороги возбуждения ERP = 57 – 73 МВт, что соответствует электрическим полям в ионосфере 0.24 – 0.27 В/м (в свободном пространстве). Повышения Ne сопровождаются возрастанием температуры электронов Те вследствие омического нагрева. В отличие от эффектов О-нагрева, возмущения Те при Х-нагреве небольшие и составляют ~ 20% при fH ≤ fxF2, достигая 50% при fH > fxF2. При Х-нагреве возбуждение продольных плазменных волн (LW и IAW), возбуждаемых в течение всего нагревного цикла сосуществующих с МИИН и свидетельствующих о возбуждении PDI, происходит при эффективных мощностях излучения ERP≥ 180 МВт. При тех же самых геофизических условиях и частотах нагрева при О-нагреве возобновление непрерывной генерации LW и IAW, сосуществующих с МИИН требует гораздо более высоких мощностей излучения ERP≥ 300 МВт. Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет (url-адреса), посвященные проекту: https://www.aaresearch.science/jour ; https://naukaru.ru/en/nauka/journal/81/view ; https://plasma2024.cosmos.ru/docs/2024/plasma2024-abstract_book_v5.pdf ; https://events.spbu.ru/events/anons/geocosmos-2024/proceedings.html ; https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html http://bsfp.iszf.irk.ru/ru/works ; https://science.volgatech.net/nm/Conferences/rv/trconf/

 

Публикации

1. 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)
10.30758/0555-2648-2022-68-3-248-257

2. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-115-123

3. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-129-135

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. 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)
10.3390/rs15092300

6. 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)
10.12737/stp-91202303

7. 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)
10.12737/stp-92202312

8. 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)
10.1134/S0016793223600467

9. 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)
10.1134/S0010952523700478

10. 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)
10.24412/2304-0297-2022-1-124-128

11. 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, 12, 47, 921-930 https://www.pleiades.online/en/publishers/declaration-springer-pleiades/ (год публикации - 2023)
10.3103/S1068373922120032

12. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Калишин А.С., Кош М., Егоров И.М., Загорский Г. А. Ионосферные и оптические явления при Х-нагреве на разных частотах СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 123 -127 https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-123-127

13. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Егоров И.М., Долгачева С.А., Ковалев А.С. Спектральная структура диагностических сигналов, рассеянных на МИИН при изменении мощности излучения КВ нагревного стенда EISCAT/Heating СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 500 - 505 https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-500-505

14. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Ковалев А.С. Determination of the vector velocity of artificial iono-spheric irregularities based on Doppler measurements by the bi-static scatter method of HF radio signals propagating over long radio paths Solar-Terrestrial Physics, Vol. 10. Iss. 2. P. 74–92 Свидетельство о регистрации от 2 октября 2020 г. ЭЛ № ФС77-79228 (год публикации - 2024)
10.12737/stp-102202408

15. Егоров И.М., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Борисова Т.Д., Загорский Г. А. Features of small-scale artificial irregularities in the high latitude ionospheric F-region from remote sensing observations ПРОБЛЕМЫ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ (год публикации - 2025)

16. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Егоров И.М. Параметры узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы при нагреве вблизи частот гирорезонанса СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ДИФРАКЦИИ ВОЛН. Всероссийские открытые Армандовские чтения. Материалы Всероссийской открытой научной конференции. Муром: МИ ВлГУ, c. 128 - 133 : https://www.mivlgu.ru/conf/armand2024/sbornik/index.html (год публикации - 2024)
10.24412/2304-0297-2024-1-128-133

17. Благовещенская Н.Ф., Борисов Т.Д., Калишин А.С., Егоров И.М., Загорский Г.А., Ковалев А.С. Сравнение характеристик явлений в F-области высокоширотной ионосферы при излучении мощных КВ радиоволн антеннами с узкой и широкой диаграммой направленности Проблемы Арктики и Антарктики, том 69, вып.4, с. 436 - 452 URL https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (год публикации - 2023)
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2023-69-4-435-45


Возможность практического использования результатов
Результаты выполненных в рамках проекта исследований формируют научный задел и открывают новые возможности для изучения нелинейных процессов, механизмов возбуждения турбулентностей и плазменных волн, механизмов ускорения электронов в высокоширотной верхней ионосфере, способствующих развитию технологий наблюдений за возмущениями в ионосфере в Арктическом регионе. 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, 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.