Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования

Приведены результаты численного моделирования возмущения температуры и концентрации электронов при воздействии на ионосферу мощным непрерывным радиоизлучением для различных частот, мощностей и поляризаций радиоволны. Продемонстрировано, что в D-области ионосферы имеют место гигантские возмущения тем...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Черногор, Л.Ф., Милованов, Ю.Б.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2015
Назва видання:	Радиофизика и радиоастрономия
Теми:	Радиофизика геокосмоса
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106327
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования / Л.Ф. Черногор, Ю.Б. Милованов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 1. — С. 48-63. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-106327
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1063272016-09-25T03:02:10Z Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования Черногор, Л.Ф. Милованов, Ю.Б. Радиофизика геокосмоса Приведены результаты численного моделирования возмущения температуры и концентрации электронов при воздействии на ионосферу мощным непрерывным радиоизлучением для различных частот, мощностей и поляризаций радиоволны. Продемонстрировано, что в D-области ионосферы имеют место гигантские возмущения температуры электронов. В E- и F-области ионосферы в ночное время возмущение температуры электронов также значительно. Возмущение концентрации электронов на всех высотах значительно меньше, чем возмущение температуры электронов. Наведено результати числового моделювання збурення температури та концентрації електронів при дії на іоносферу потужного безперервного радіовипромінювання для різних частот, потужностей і поляризацій радіохвилі. Продемонстровано, що в D-області іоносфери мають місце гігантські збурення температури електронів. В Е- та F-області іоносфери в нічний час збурення температури електронів також значне. Збурення концентрації електронів на всіх висотах значно менше, ніж збурення температури електронів. Numerical simulations of disturbances in the electron temperature and density arising in the ionosphere from high-power continuous radio transmissions at various frequencies, power levels, and polarizations have been performed. It has been demonstrated that huge disturbances arise in the ionospheric D region electron temperature. In the E and F regions, the nocturnal electron temperature is also significantly disturbed. The electron density is disturbed much less than the electron temperature at all altitudes. 2015 Article Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования / Л.Ф. Черногор, Ю.Б. Милованов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 1. — С. 48-63. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1027-9636 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106327 550.388 ru Радиофизика и радиоастрономия Радіоастрономічний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Радиофизика геокосмоса Радиофизика геокосмоса
spellingShingle	Радиофизика геокосмоса Радиофизика геокосмоса Черногор, Л.Ф. Милованов, Ю.Б. Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования Радиофизика и радиоастрономия
description	Приведены результаты численного моделирования возмущения температуры и концентрации электронов при воздействии на ионосферу мощным непрерывным радиоизлучением для различных частот, мощностей и поляризаций радиоволны. Продемонстрировано, что в D-области ионосферы имеют место гигантские возмущения температуры электронов. В E- и F-области ионосферы в ночное время возмущение температуры электронов также значительно. Возмущение концентрации электронов на всех высотах значительно меньше, чем возмущение температуры электронов.
format	Article
author	Черногор, Л.Ф. Милованов, Ю.Б.
author_facet	Черногор, Л.Ф. Милованов, Ю.Б.
author_sort	Черногор, Л.Ф.
title	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования
title_short	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования
title_full	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования
title_fullStr	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования
title_full_unstemmed	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования
title_sort	возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Радиофизика геокосмоса
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106327
citation_txt	Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования / Л.Ф. Черногор, Ю.Б. Милованов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 1. — С. 48-63. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Радиофизика и радиоастрономия
work_keys_str_mv	AT černogorlf vozmuŝenieionosferymoŝnymnepreryvnymprohodâŝimradioizlučeniemrezulʹtatyčislennogomodelirovaniâ AT milovanovûb vozmuŝenieionosferymoŝnymnepreryvnymprohodâŝimradioizlučeniemrezulʹtatyčislennogomodelirovaniâ
first_indexed	2025-07-07T18:15:43Z
last_indexed	2025-07-07T18:15:43Z
_version_	1837013028964401152
fulltext	ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 201548 Радиофизика и радиоастрономия. 2015, Т. 20, № 1, c. 48–63 © Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов, 2015 Л. Ф. ЧЕРНОГОР, Ю. Б. МИЛОВАНОВ Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61022, Украина E-mail:Leonid.F.Chernogor.@univer.kharkov.ua ÂÎÇÌÓÙÅÍÈÅ ÈÎÍÎÑÔÅÐÛ ÌÎÙÍÛÌ ÍÅÏÐÅÐÛÂÍÛÌ ÏÐÎÕÎÄßÙÈÌ ÐÀÄÈÎÈÇËÓ×ÅÍÈÅÌ: ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ ×ÈÑËÅÍÍÎÃÎ ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈß Приведены результаты численного моделирования возмущения температуры и концентрации электронов при воз- действии на ионосферу мощным непрерывным радиоизлучением для различных частот, мощностей и поляризаций радиоволны. Продемонстрировано, что в D-области ионосферы имеют место гигантские возмущения температуры электронов. В E- и F-области ионосферы в ночное время возмущение температуры электронов также значительно. Возмущение концентрации электронов на всех высотах значительно меньше, чем возмущение температуры электронов. Ключевые слова: ионосфера, мощное радиоизлучение, численное моделирование, возмущение температуры и концентра- ции электронов УДК 550.388 1. Ââåäåíèå Воздействие мощного радиоизлучения на око- лоземную плазму (ионосферу и магнитосферу) занимает видное место среди активных экспери- ментов в геокосмосе [1–3]. Обширные теоре- тические исследования в этом направлении были проведены авторами [4–6] еще в 1950–1960 гг. Результаты теоретических исследований деталь- но описаны в монографиях [1, 2], а также в целом ряде статей А. В. Гуревича и соавторов. Систематические экспериментальные иссле- дования эффектов воздействия излучением мощ- ных радиоволн на околоземную плазму начались в 1961 г. в СССР и в 1970 г. в США. Они с замет- ной интенсивностью продолжаются и в настоящее время. Большинство работ посвящено исследова- нию эффектов мощного радиоизлучения в верхней ионосфере (см., например, обзор [7]). В то же вре- мя наибольшие, точнее гигантские, возмущения, как продемонстрировано ниже, ожидаются в нижней ионосфере (на высотах 100z  км). Кроме того, основные потери мощности радиоволны также имеют место в нижней ионосфере. Для проведе- ния экспериментов в F-области ионосферы и кор- ректной интерпретации данных наблюдений тре- буется знать величину потерь мощности в ниж- ней ионосфере. Следует также иметь в виду, что эффективная мощность PG радиоизлучения на- земных стендов составляет 1 3.6 ГВт (см., например, [3]). Насколько нам известно, для та- ких значений PG детальные расчеты возмуще- ний в ионосфере не проводились. Целью настоящей работы является численное моделирование возмущений температуры и кон- центрации электронов в ионосфере, вызываемых воздействием мощного непрерывного проходяще- го радиоизлучения различной частоты, мощнос- ти и поляризации. 2. Èñõîäíûå óðàâíåíèÿ 2.1. Óðàâíåíèå áàëàíñà ýëåêòðîíîâ Уравнение баланса энергии электронов может быть записано в виде [1–3]: 0( )e e e T T T t       2 2 0 0 0 0 0 02 00 ,e e T e ep TE T L T TE               (1) где ( )eT – средняя относительная доля энергии, теряемая электроном при соударении с тяжелой частицей (молекулой, ионом); ( )ev T – частотаа соударений электронов; Е – напряженность элек- трического поля на заданной высоте; 0pE  – плаз- менное поле для волн обыкновенной (+) и не- обыкновенной (–) поляризаций соответственно, eT – температура электронов; 2 0 0 0T e TL t   1 0 0 0( ) ,e    0e – коэффициент температуропро- водности; индекс “0” здесь и далее означает невозмущенные условия. Выражение для плаз- менного поля в магнитоактивной плазме при про- дольном по отношению к вектору индукции маг- ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 49 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования нитного поля 0B  распространении радиоволн имеет вид:  2 2 0 0 02 0 2 3 , B e p k T m E e        где Bk – постоянная Больцмана; m и e – масса и заряд электрона; ,B   2 f  – частота радиоволны, 2B Bf   – гирочастота электронов. При квазипродольном распространении радиовол- ны B следует заменить на “продольную состав- ляющую” .B В изотропной плазме  2 2 0 0 02 0 2 3 . B e p k T m E e      В уравнении (1) второй член в левой части уравнения описывает потерю энергии электрона- ми за счет ее передачи тяжелым частицам, вто- рой член в правой части уравнения – потерю энергии за счет теплопроводности электронного газа. Их роль становится сравнимой при харак- терном масштабе возмущенной области 0.TL L При вертикальном зондировании ионосферы 0 , a L z z d     где 0 – ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны, ad – размер антенны,  – длина радиоволны. Например, при 300ad  м и 60  м имеем 0 0.2  рад. Тогда L состав- ляет 20, 40 и 60 км на высотах 100, 200 и 300 км. Масштаб 0,TL описывающий теплопровод- ность электронного газа, дается следующим со- отношением [1–3]: 0 0 0 0 2 0 0 0 .B e e T e T k T l L t m        (2) Соотношение (2) справедливо в изотропной плазме, а также для описания процесса тепло- проводности электронного газа вдоль магнитных силовых линий (теплопроводность в поперечном направлении подавляется магнитным полем). Поскольку 1 0 0~ ,TL  масштаб 0TL возрастает при увеличении высоты примерно по экспоненци- альному закону. Только в верхней части области F ионосферы 0 20 30TL   км, что одного поряд- ка с L. Таким образом, теплопроводностью элек- тронного газа можно пренебрегать на высотах 250z  км. Исключением является область вер- хнего гибридного резонанса, при котором размер сильно нагретой плазмы составляет несколько километров. Уравнение (1) без учета процесса теплопро- водности удобно записать для безразмерной тем- пературы электронов 0 :e eT T  0 d ( ) ( )( 1) ( , ) ( ), d t t               (3) где 2 2 0 .pE E   На высотах 200z  км, гдеде преобладают соударения электронов с молекула- ми, согласно [1, 2] 5 6 0 .en      На высотах 200 250z   км [1, 2, 6] 3 2 0 .ei       На этих же высотах 4 0( ) 10 .     При 200z  км зависимость ( ),  исходя из резуль- татов работы [2], можно аппроксимировать сле- дующим соотношением [3]:  4 3 ( 45) 5 0( ) 0.014 2 .        (4) Данная зависимость, строго говоря, справед- лива до значений 60.  Будем считать, что она приближенно справедлива и при 60 100.   При продолжительности воздействия 0Tt  1 0 0( )  уравнение (3) с учетом (4) принимает стационарный вид:  4 3 ( 45) 50.014 2 ( 1) .         (5) Для учета самовоздействия радиоволны урав- нение (1) необходимо решать совместно с волно- вым уравнением или его геометрооптическим приближением, которое имеет вид [8] ( , ) 0, 4 g E E E E z E E t z z z c                  v (6) где gv – групповая скорость волнового пакета,  – относительная диэлектрическая проницае- мость,  – показатель поглощения радиоволны. Вдали от области отражения радиоволны 1  и .g cv Тогда (6) сводится к уравнению 50 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов 1 ( , ) 0. E E E z E E c t z z c           (7) В стационарном случае ( 0)E t   из (7) по- лучаем: d ( , ) 0. d E E z E E z z c      (8) Второй член в левой части уравнения (8) описывает сферическую расходимость волны. Соотношение (8) может быть переписано в виде: d ( ) ( , )( ) 0. d Ez z E Ez z c     (9) В выражениях (7)–(9) показатель поглощения радиоволны   2 2 2 , 2 p         где p – плазменная частота электронов, зави- сящая от их концентрации N. 2.2. Óðàâíåíèÿ áàëàíñà çàðÿæåííûõ ÷àñòèö 2.2.1. Îñíîâíûå õèìè÷åñêèå ïðîöåññû â èîíîñôåðå Главными химическими процессами в ионосфе- ре являются ионизация молекул, образование отрицательных ионов вследствие прилипания элек- тронов к молекулам, отлипание электронов, фо- тоотлипание, рекомбинация электронов и отрица- тельных ионов с положительными ионами. Процесс прилипания электронов к нейтральным частицам представляет практический интерес лишь в нижней части D-области (примерно до 75 км). Химия этой части ионосферы очень сложная, здесь имеют место более сотни химических реакций. Детальная фотохимическая схема взаи- модействий между различными составляющими нижней ионосферы окончательно не разработана. Поэтому воспользуемся упрощенной фотохими- ческой схемой. Эта схема включает электроны, положительные ионы и отрицательные ионы трех видов с концентрациями N, ,N  1 ,N  2N  и 3N  соответственно и учитывает скорость образова- ния положительных ионов q, скорости образова- ния отрицательных ионов 1, 2 и 3, скоростисти отлипания электронов от отрицательных ионов 1, 2 и 3, а также коэффициенты рекомбинации электронов с ионами r и положительных ионов с отрицательными ионами .i Кроме сложности химических процессов, D-области ионосферы присущи и другие осо- бенности. Она сильно подвержена влиянию метеорологических процессов, точнее процессов в нейтральной атмосфере (ветров, турбулентнос- ти, перемещения акустико-гравитационных волн и т. д.). Источником ионизации является не толь- ко солнечное электромагнитное излучение, но и солнечные и галактические космические лучи, а также высыпающиеся из магнитосферы высо- коэнергичные электроны. Роль последних суще- ственно возрастает во время геокосмических бурь, а также в течение длительного времени после окончания бурь. В результате перечислен- ных процессов концентрации заряженных частиц могут изменяться на 2 3 порядка, превосходя даже суточные вариации. Описанной выше схеме соответствует сле- дующая система уравнений (см., например, [3]): 1 1 1 2 2 3 3 d , d e r N q NN N N N N t             (10) 1 2 3 d ( ), d e r i N q NN N N N N t           (11)  1 1 2 1 1 d , d i N N N N t           (12)  2 2 1 3 2 2 d , d i N N N N t            (13)  3 3 2 3 3 d , d i N N N N t          (14) причем в соотношениях (10) и (11) (1 ) ,N N    где 1 2 3( ) .N N N N      Сложив уравнения (12), (13) и (14), получим, что 1 d , d e i N N N N N t         (15) где 1 2 3 ,N N N N      1 1 2 2(e N N       3 3 ) .N N  Уравнение (15) представляет собой уравнение баланса для эффективного отрицатель- ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 51 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования ного иона с концентрацией ,N  эффективной ско- ростью отлипания e и скоростью образования, равной скорости образования отрицательных ионов 2O . Последние образуются при тройных столкновениях: 2 2 2 2O O e O O .    Как показано в работе [3], уменьшение концент- рации электронов вследствие активизации процес- са прилипания малó, и далее оно не учитывается. Из (10) следует, что 1 d . d e r e N q NN N N t       (16) Поскольку ,N N N   соотношение (16) пере- пишется в виде: 1 d ( ) d e r e N q NN N N N t        или 1 d ( ) . d e e r e N q N N N t          (17) 2.2.2. Âîçìóùåíèå êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ Из уравнений (17) и (15) следует, что в стацио- нарном случае, т. е. при d d 0,t   1 0,e e r eq N N N              (18) 1 0.e iN N N N            (19) Здесь индекс “ ” обозначает стационарные зна- чения параметров плазмы. Из соотношения (19) с учетом того, что ,N N N      получаем 1 ( ) .e i i N N N N               В области ионосферы, где существенную роль играют отрицательные ионы, 16 0.5 с ,e    1 1 30 0.01 с ,   а 6 5 110 10 с .i N        Тогдада 1 ,eN N       а 1 . e       (20) При 50 80z   км, как следует из выражения (20), 4 0.02.   Из соотношения (18) с учетом (20) имеем 2 1( 1)e rq N N          2(1 ) ( 1).e e rN N N              Тогда , ( 1) e r q N       а с учетом (20) 1 .e e r e q N         (21) До включения мощного радиоизлучения значе- ние N дается соотношением, аналогичным (21), 0 0 10 .e e r e q N       Тогда 0 10 0 1 .r e r e N N             При 50 55z   км величины 10, 1 ,e  а 0 10 0 1 .r r N N         Если же 10, 1 ,e  что имеет место при 75z  км, то 0 0 .r r N N      (22) Далее индекс  опускается. 2.2.3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòîâ ðåêîìáèíàöèè Сначала остановимся на коэффициенте реком- бинации электронов с положительными ионами. Основными реакциями являются следующие [9]: 52 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов 0.5 * 13 1 300 NO e N O, 2.3 10 ;r eT               * 13 2 2 2 300 O e O , 1.9 10 ;r eT               0.5 * 13 2 2 3 300 N e N , 3.5 10 .r eT              Значком “*” здесь обозначены возбужденные ато- мы (молекулы). Концентрация ионов 2N в ионос- фере очень мала, и их ролью можно пренебречь. Значения коэффициентов рекомбинации здесь и далее приведены в системе СИ. Для рассмотрения процесса рекомбинации до- статочно ввести средневзвешенный коэффициент рекомбинации 1 1 2 2 ,r r rn n    где 1n и 2n – относительные доли ионов (табл. 1). На высотах 80z  км важную роль играют кластерные ионы, для которых коэффициент ре- комбинации [9] 0.5 12 300 3 10 .c eT           С учетом кластерных ионов коэффициент реком- бинации существенно увеличивается при 80z  км (см. табл. 1). Температурная зависимость коэффициента r имеет вид [9]: 0.5 0 0( ) .e r e r e T T T          (23) При этом, как следует из (22) и (23), 1 4 1 4 0 0 .e e TN N T         (24) Коэффициент рекомбинации положительных и отрицательных ионов от температуры не зависит. Далее будем полагать, что 13 3 12 10 м ci      [9, 10]. 2.2.4. Ðåêîìáèíàöèîííîå âðåìÿ ñòàíîâëåíèÿ êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ Время становления дается соотношением Nt  1 0 0( ) .r N  Значения 0r приведены в табл. 1, а результаты расчета Nt для дневного и ночногоо времени – в табл. 2. Анализ табл. 2 показывает, что в дневное вре- мя подавление рекомбинационных процессов, приводящих к увеличению N, в D-области ионос- феры возможно лишь при длительности воздей- ствия ~ 1 ч. При Nt имеем 0 0 1 . N N N N N t          Например, при 0 2 2.5N N   и 0.1Nt  имеем 0 0.1 0.15.N N   Такие возмущения N не мо- гут значительно повлиять на самовоздействие радиоволн на высотах 80 85z   км. В Е- и ниж- ней части F-области ионосферы 1Nt  мин, и воз- мущение 0N N здесь составляет несколько де- сятков процентов. В ночное время на всех высотах, где возможно частичное подавление процесса рекомбинации, ~ 1Nt ч и более у нижней границы ионосферы. Поэтому возмущением N часто можно пренеб- речь, если .Nt z, км 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 , КeT 300 270 200 180 200 240 320 400 500 650 800 1n 0.8 0.8 0.8 0.7 0.65 0.62 0.55 0.39 0.42 0.43 0.45 2n 0.2 0.2 0.2 0.3 0.35 0.38 0.45 0.60 0.55 0.48 0.41 13 3 1 1 10 , м cr    2.3 2.4 2.8 3 2.8 2.6 2.2 2 1.8 1.6 1.4 13 3 1 2 10 , м cr    1.9 2 2.3 2.5 2.3 2.1 1.8 1.7 1.5 1.3 1.2 13 3 110 , м cr    2.2 2.3 2.7 2.9 2.6 2.4 2 1.9 1.6 1.3 1.1 13 3 110 , м cc    30 32 38 39 – – – – – – – 13 3 1 0 10 , м cr    30 32 10 3 2.6 2.4 2 1.9 1.6 1.3 1.1 Таблица 1. Параметры рекомбинационных процессов ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 53 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования 3. Ìîäåëü ñðåäû Для моделирования нагрева и возмущения кон- центрации электронов необходимо иметь невоз- мущенные профили концентрации электронов, температуры электронов и частоты соударений для дневного и ночного времени суток (рис. 1). При выборе этих профилей мы ориентировались на данные, приведенные в работах [1, 2]. Подоб- ные профили характерны для невозмущенных ус- ловий в ионосфере. Следует иметь в виду, что в ночное время концентрация электронов на высотах меньших 85 90 км настолько низкая, что ее измерение существующими радиофизическими методами фактически оказывается невозможным. Поэтому обычно утверждают, что в ночное время D-об- ласть ионосферы отсутствует, точнее, находится за пределами возможности ее наблюдения. 4. Ðåçóëüòàòû ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ 4.1. Íàãðåâ ýëåêòðîíîâ Здесь и далее в расчетах использовались модель- ные профили концентрации 0N и температуры 0eT электронов, а также частоты соударений элект- ронов с нейтралами 0 , показанные на рис. 1. Нагрев радиоизлучением стенда “Сура”. Для примера приведем результаты расчета 0e eT T для среднеширотного стенда “Сура”, расположенного вблизи г. Нижний Новгород (Россия). Примем, что рабочая частота стенда 4.3f  МГц, эффектив- ная мощность 300PG  МВт. Результаты расче- та для радиоволн обыкновенной (О) и необыкно- венной (Х) поляризации показаны на рис. 2, а для дневного и ночного времени. Из рисун- ка видно, что в дневное время у границы ионо- сферы ( 50 60z   км) значения  не превы- шают 11 и 20 для волн О- и Х-поляризации соот- ветственно. На высотах 60 70 км имеют мес- то максимальные значения , достигающие 13 и 23 для волн O- и X-поляризации соответственно. На бóльших высотах величина нагрева электро- нов сравнительно быстро убывает с увеличе- нием z. На высотах Е-области возмущение eT не превышает нескольких десятков процентов. Нагрев электронов в D-области ионосфе- ры более эффективен волной X-поляризации (см. рис. 2). В ночное время роль поглощения радиоволны, а вместе с ней и самовоздействия существенно уменьшаются. При этом значения  увеличи- ваются до 14 и 27 для волн О- и Х-поляризации соответственно. Значительные возмущения eT имеют место также и в Е-области ионосферы. При увеличении f до 6 МГц при том же значе- нии PG величина нагрева несколько уменьшает- ся (рис. 3, а). Нагрев радиоизлучением стенда HAARP. Этот стенд размещен в высоких широтах (Аляска, США). Он имеет максимальную эф- фективную мощность 0.4 3.6PG   ГВт при 2.8 10f   МГц. Приведем примеры расче- та возмущений eT на минимальной частоте 2.8f  МГц и 400PG  МВт для радиоволн обеих поляризаций для дневного и ночного вре- мени (рис. 4, а). Из рис. 4, а видно, что в дневное время наибольшие возмущения eT имеют место на высотах 60 70 км, где  достигает значений 20 и 41 для радиоволн О- и Х-поляризации соот- ветственно. На высотах Е-области ионосферы  лишь незначительно превышает 1. Значения  существенно возрастают в ночноее время. На границе ионосферы 20 40,   а в Е-области ионосферы 5 35.   Велико такжее возмущение eT на высотах нижней части F-обла- сти ионосферы, здесь вдали от области резонан- сов 2 5.   При увеличении частоты до 6 МГц с 3.6PG  ГВт значения  достигают т 32 34 и 42 43 для волн О- и Х-поляризаций (рис. 5, а). z, км 50 60 70 80 90 100 110 130 150 3 0, мN  710 810 82 10 910 1010 108 10 111.2 10 111.5 10 113 10 6(10 ) 6(2 10 ) 6(4.4 10 ) 7(10 ) 7(6 10 ) 9(1.2 10 ) 9(1.8 10 ) 9(2.2 10 ) 9(2.4 10 ) 2, cNt 43.3 10 33.1 10 35 10 33.3 10 24.3 10 52 42 42 30 7(3.3 10 ) 5(1.6 10 ) 5(2.3 10 ) 5(3.3 10 ) 4(7.2 10 ) 3(3.5 10 ) 3(2.8 10 ) 3(2.8 10 ) 3(3.8 10 ) Таблица 2. Высотные зависимости концентрации электронов, времени становления концентрации электронов за счет рекомбинации в дневное и ночное (в скобках) время 54 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов Сильные возмущения ожидаются и в Е- и F-области. Нагрев радиоизлучением стенда “Москва”. Для этого стенда, расположенного возле г. Москвы (Россия), 1.3 1.4f   МГц, 1PG  ГВт. Важно, что частота радиоволны близка к местной гиро- частоте электронов 1.35Bf  МГц. За счет ги- рорезонанса нагрев электронов должен зна- чительно увеличиваться под действием волны Х-поляризации. Радиопередающее устройство работало в импульсном режиме с длитель- Рис. 1. Модельные профили концентрации электронов (а), температуры электронов (б), частоты соударения электро- нов с нейтралами (в) в ионосфере для дневного (1) и ночного (2) времени суток Рис. 2. Высотные профили относительной температуры электронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 300PG  МВт и 4.3f  МГц Рис. 3. Высотные профили относительной температуры элек- тронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 300PG  МВт и 6f  МГц ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 55 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования ностью импульса 0.5  мс. В области наи- большего нагрева (высота 60 70z   км) .Tt  Это обстоятельство позволяет решать стацио- нарную задачу о нагреве электронов. На высо- тах, где ,Tt   ( ) 1 ( 1) . Tt         Здесь  – стационарное значение . Результаты расчета  для волн О- и Х-поля- ризации, дневного и ночного времени при Bf f приведены на рис. 6, а. В дневное время у границы ионосферы ( 50 60z   км) значения  постепенно увеличи- ваются от 15 до 30 40. Наибольшее увеличе- ние eT имеет место при 60z  и 70 км для волн О- и Х-поляризации. При этом максимальное зна- чение max составляет 37 и 74 соответственно. В ночное время из-за значительного снижения поглощающих свойств плазмы сильный нагрев элек- тронов волной О-поляризации при Tt возможен в диапазоне высот 80 220 км (рис. 6, а). В то же время для X-волны max 104  при 95z  км. Рис. 4. Высотные профили относительной температуры элект- ронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 400PG  МВт и 2.8f  МГц Рис. 5. Высотные профили относительной температуры элект- ронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 3.6PG  ГВт и 6f  МГц Рис. 6. Высотные профили относительной температуры электронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 1PG  ГВт и 1.35f  МГц 56 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов 4.2. Âëèÿíèå óâåëè÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ íà íàãðåâ ýëåêòðîíîâ Учтем теперь также увеличение N согласно со- отношению (24): 1 4 0 .N N   Примеры расчета профилей 0e e eT T T    для значений параметров нагревного стенда 300PG  МВт, 4.3f  МГц и 6.0f  МГц при- ведены на рис. 2, б и рис. 3, б. Эти условия близ- ки к тем, что реализуются на нагревном стенде “Сура”. На частоте 4.3f  МГц в дневное время max 12.6  и max 23.3  при max 63z  км и max 67z  км для волн О- и Х-поляризации (см. рис. 2, б). Возмущение eT на высотах E- и F-области ионосферы несущественно. В ночное время max 70z  км, здесь max 14,  max 27.  На высоте 100z  км 8,  а 16.  Возмущение  заметно вплоть до высоты 150 км (см. рис. 2, б). Увеличение f от 4.3 до 6 МГц приводит к умень- шению max примерно в 1.5 раза (см. рис. 3, б). Качественная картина остается примерно такой же. Результаты расчета профилей  для сверхмощ- ного нагревного стенда с 0.4PG  и 3.6 ГВт для 2.8f  МГц и 6f  МГц соответственно приведены на рис. 4, б и рис. 5, б. Из рис. 4, б видно, что в дневное время eT возмущается лишь в D-области ионосферы: при max 65z  км max 19.5,  при max 70 75z   км max 39.  В ночное время нагрев электронов значителен вплоть до высоты 150 км. При max 75z  км max 22  и при max 75z  км max 43.5.  На высотах 110z  км более эффективным являет- ся нагрев волной О-поляризации. При увеличении f до 6 МГц и PG до 3.6 ГВт величина max увеличивается в 1.4 1.5 раза (см. рис. 5, б). В ночное время на высотах 100z  км более эффективным является нагрев радиоволной Х- поляризации. Результаты расчета профилей  для 1PG  ГВт и 1.35f  МГц приведены на рис. 6, б. Такие значения параметров PG и f реализуются на на- гревном стенде “Москва”. Из рис. 6, б видно, что в дневное время eT возмущается в основном в D-области ионосферы. Здесь max 70z  км, max 37,  max 75z  км, max 67.  В ночное время max 75 80z   км, max 67,  max 90z  км, max 100.  Радиоволна О-поляризации в ночное время спо- собна вызвать значительный нагрев электронов на высотах вплоть до 175 км. Например, на высотах 100 150 км 25 6.   4.3. Âîçìóùåíèå êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ Приведем результаты расчета стационарных значений 0N N в зависимости от 0e eT T  (табл. 3). Из табл. 3 видно, что даже при очень сильном нагреве и Nt значение 0N N не пре- вышает 2 2.5. Перейдем к рассмотрению расчетных профи- лей 0 .N N Расчеты выполнены для различных значений PG и f, для радиоволн О- и Х-поляриза- ции, а также для дневного и ночного времени суток. Используемые в расчетах высотные зависи- мости 0,N 0eT и 0v приведены на рис. 1. Расчетные профили относительной концентра- ции 0N N показаны на рис. 7–11. В соответствии с соотношением (24) профили 0N N качественно повторяют профили 0 .e eT T Из рисунков следует,, что в дневное время N возмущается в основном в D-области ионосферы. Здесь  0 max N N   1.7 2.5,  0 max 2.0 2.9.N N    В ночное время также существенно возмущение N на высотах Е- и нижней части F-области ионосферы. Как видно из рис. 9 и рис. 10, в дневное вре- мя концентрация электронов увеличивается заметным образом (в 2.4 2.8 раза) лишь в D-области ионосферы. В ночное время увеличе- ние N также существенно на высотах от 100 км и вплоть до высоты отражения радиоволны. На частоте 2.8 МГц достигается большее увели- чение N под действием радиоволны О-поляриза- ции, а на частоте 6 МГц – большее увеличение N  1.2 1.4 1.6 1.8 2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 0N N 1.05 1.09 1.12 1.16 1.19 1.32 1.50 1.78 1.97 2.11 2.24 2.34 2.43 2.51 Таблица 3. Зависимость относительной концентрации электронов от их относительной температуры ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 57 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования но существенное возмущение N лишь на высотах D-области ионосферы (см. рис. 11). При этом  0 max 2.5,N N    0 max 2.9.N N   В ночное время радиоволна Х-поляризации сильно по- глощается на высотах около 90 км, где  0 max 3.2.N N   Радиоволна О-поляризации спо- собна приводить к увеличению N в 2.3 1.1 раза на высотах 100 200 км. 4.4. Çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè âîçäåéñòâèÿ îò ÷àñòîòû ðàäèîâîëíû Представляет интерес изучение величины возму- щения температуры и концентрации электронов от частоты радиоволны на фиксированных высотах при неизменном значении эффективной мощности стенда. Результаты расчетов частотной зависи- мости относительной температуры электронов для Рис. 7. Высотные профили относительной концентрации элек- тронов: 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 300PG  МВт, 4.3f  МГц Рис. 8. Высотные профили относительной концентрации элек- тронов: 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 300PG  МВт, 6f  МГц Рис. 9. Высотные профили относительной концентрации элек- тронов: 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 400PG  МВт, 2.8f  МГц имеет место при нагреве радиоволной Х-поляри- зации. При воздействии на ионосферу радиоволной на гирочастоте электронов в дневное время возмож- Рис. 10. Высотные профили относительной концентрации электронов: 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О- волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стен- да: 3.6PG  ГВт, 6f  МГц Рис. 11. Высотные профили относительной концентрации электронов: 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Параметры нагревного стенда: 1PG  ГВт, 1.4f  МГц 58 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов различных значений эффективной мощности при- ведены на рис. 12–14. Оказывается, что на высо- тах меньших 90 км, значения относительной тем- пературы монотонно убывают при увеличении частоты радиоволны. Такая же тенденция сохра- няется и на высотах больших 100 км. Исключение составляет воздействие радиоволной Х-поляриза- ции в ночное время. Примерно до 3 МГц значения относительной температуры увеличиваются, а при частоте больше 4 МГц они убывают. Максималь- ное значение относительной температуры имеет место при частоте 3.2 3.8 МГц для эффективной мощности 0.3 3.6 ГВт.. Поскольку   1 4 0 ,e eoN N T T все сказанноее относится и к параметру 0.N N 5. Îáñóæäåíèå Проведенное численное моделирование возму- щений температуры электронов показало, что уже при эффективной мощности 300 МВт в D-об- ласти ионосферы имеют место гигантские возму- щения ( 10).  Более эффективным (примерно в 1.5 2 раза) является воздействие радиоиз- лучением Х-поляризации. Высота max ,z где отно- сительная температура электронов достигает максимальных значений, зависит от значений эффективной мощности и частоты радиоволны и находится в пределах 60 70 км. В этомм диапазоне высот ( ).    Поскольку ,    max max .z z  Рис. 12. Частотные зависимости относительной температуры электронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Эффективная мощность излучения нагревного стенда 0.3PG  ГВт ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 59 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования В ночное время гигантские возмущения (осо- бенно для волны Х-поляризации) могут иметь место и в Е-области ионосферы), по крайней мере, на высотах 120 170 км (см. рис. 5). Максимальное возмущение E-и F-области возникает при воздействии волной Х-поляриза- ции с частотой 3.2 3.8 МГц. Такая закономер- ность обусловлена тем, что при увеличении час- тоты от 1.5 3 МГц существенно уменьшается поглощение радиоволны в нижележащих слоях ионосферы, т. е. на высотах меньших 90 км. При увеличении частоты больше 4 МГц увеличивает- ся плазменное поле и эффективность взаимодей- ствия мощной радиоволны с ионосферной плаз- мой уменьшается. В результате конкурирующе- го влияния этих факторов возникает возможность выбора оптимальной частоты optf радиоволны для воздействия на верхнюю ионосферу. Найдем условие, из которого определяется оптимальная частота. Дифференцируя выражение (5) по час- тоте и требуя, чтобы opt d 0, d f f   получим, что интегральный коэффициент поглоще- ния радиоволн 0 ( )d z K z z c    Рис. 13. Частотные зависимости относительной температуры электронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Эффективная мощность излучения нагревного стенда 1PG  ГВт 60 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов при optf f должен удовлетворять условию ( , ) 1 2.optK f z  (25) В ночное время максимальное значение  имеет место при 90 100z   км, где 0 2pf   0.3 МГц, 4 1 0 4 10 c ,   16 36   и 2 2.  Тогда из выражения (25) следует, что 13 12 0 0 .opt p z f f c       При 10z  км и 2 1.4B Bf     МГц имеем 1.6 2.4optf   МГц, а 3 3.8f   МГц. Пример- но такое же значение для оптимальной частоты получено в результате численного моделирования (см. выше). Отдельно остановимся на обсуждении эффек- тивности возмущения ионосферы волной с частотой, близкой к гирочастоте электронов (см. рис. 6). Волна О-поляризации эффективно воз- мущает D-область ионосферы, где она сильно поглощается в дневное время. В ночное время значительно возмущается вся ионосфера вплоть до области отражения радиоволны. Волна Х-поляризации способна возмущать толь- ко D-область ионосферы, где она почти полнос- тью поглощается за счет гирорезонанса. Нагрев заметен до высот 87 и 97 км в дневное и ночное время соответственно. Значения max дости- Рис. 14. Частотные зависимости относительной температуры электронов при возмущении eT (а), а также eT и N (б): 1 – О-волна, день; 2 – Х-волна, день; 3 – О-волна, ночь; 4 – Х-волна, ночь. Эффективная мощность излучения нагревного стенда 3.6PG  ГВт ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 61 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования гают примерно 70 и 100 для указанных времен суток. Возмущения ионосферы в области верхнего гибридного резонанса, а также за счет эффек- та магнитного зенита требуют отдельного рас- смотрения. Отдельного рассмотрения потребует также изучение нагревных эффектов при воз- мущении ионосферы источниками естественной природы (например, в течение геокосмических бурь). Весьма желательно сравнить результаты мо- делирования с результатами экспериментов. К сожалению, это оказывается трудной задачей, так как в литературе имеется очень мало сведе- ний об измерениях возмущений температуры и концентрации электронов, вызванных воздей- ствием мощного радиоизлучения на рассматри- ваемых в настоящей работе высотах. Для этого есть несколько причин. Во-первых, для измерения указанных воз- мущений принципиально пригодны радары неко- герентного рассеяния, но измерения темпера- туры и концентрации электронов возможны лишь на высотах от 100 150 до 600 1000 км, где эти возмущения сравнительно малы или вызваны другим механизмом нагрева. Как видно из рас- четов, гигантские возмущения ожидаются на высотах 50 100 км. Во-вторых, на основных нагревных стен- дах (“Москва”, “Сура”, HAARP) радары не- когерентного рассеяния отсутствуют, других средств, методов и методик для обнаружения воз- мущений температуры электронов на этих стен- дах нет. В-третьих, для диагностики возмущений тем- пературы и концентрации электронов на высотах 70 85 км принципиально применимы радары частичных отражений. Такие исследования с использованием мобильного радара частичных отражений Харьковского университета были про- ведены в 1970-е гг. К сожалению, в те годы эф- фективная мощность нагревных стендов была относительно невелика (порядка 10 МВт). Эти результаты были опубликованы в 1970–1980-х гг. [11–15], а также систематизированы в моногра- фии [3]. Они качественно подтверждают приве- денные выше расчеты. В частности, подтверж- дено, что максимальные возмущения темпера- туры электронов имеют место в D-области ионос- феры на высотах 70 80 км. Имеется одна ра- бота [16], где приведены результаты наблюдений возмущений температуры электронов, зарегист- рированных при помощи радара частичных отра- жений на нагревном стенде EISCAT в г. Тромсё (Норвегия). Температура электронов при умерен- ной эффективной мощности стенда увеличивалась в 3 4 раза [16], что соответствует нашим рас- четам. Результаты современных исследований ме- тодом некогеретного рассеяния представлены в работе [17], где отмечается, что радиоизлу- чение нагревного стенда EISCAT приводило к уве- личению eT в 4 раза (от 250 до 1000 К) на высоте около 78 км. В-четвертых, основное внимание в исследова- ниях модификации ионосферы мощным радиоиз- лучением традиционно уделялось другим эффек- там (генерации неустойчивостей, ракурсному рассеянию радиоволн, искусственному радиоиз- лучению ионосферы, ускорению электронов, оп- тическому свечению ионосферы и т. п.) и пре- имущественно на высотах 250 350 км, которые не рассматриваются в настоящей работе. Этим вопросам следует посвятить отдельную статью. Как известно, на высотах 50 200 км искусст- венные спутники Земли не летают, поэтому спут- никовые измерения здесь невозможны. 6. Âûâîäû 1. Радиоизлучение О-поляризации нагревного стенда с параметрами стенда “Сура” способно увеличить температуру электронов в 8 10, 2 7 раз и на десятки процентов в D-, Е- и F-области ионосферы соответственно. Радиоизлучение Х-поляризации может увеличить температуру электронов в ночное время в 16 17, 5 12 и 1.5 5 раз в D-, Е- и F-области ионосферы соот- ветственно. В дневное время эффективно возму- щается лишь D-область ионосферы. 2. Радиоизлучение стенда HAARP с частотой 2.8 МГц и эффективной мощностью 0.4 ГВт в дневное время возмущает в основном D-область ионосферы, где температура электронов может увеличиться в 20 и 40 раз при воздействии радио- волнами О- и Х-поляризации соответственно. В ночное время температура электронов может увеличиться в 22 и 43, 5 17 и 3 35, а также в 3 раза в D-, Е- и F- области при воздействии 62 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 Л. Ф. Черногор, Ю. Б. Милованов на них радиоизлучения О- и Х-поляризаций соот- ветственно. Радиоизлучение стенда HAARP с частотой 6 МГц и эффективной мощностью 3.6 ГВт в днев- ное время возмущает в основном D-область ионосферы, где температура электронов может увеличиваться в 33 и 42 раза при воздейст- вии радиоволнами О- и Х-поляризации соответ- ственно. В ночное время очень сильно возмуща- ются все области ионосферы, где увеличение тем- пературы электронов изменяется от 42 до 2 раз для радиоволны О-поляризации, а также от 43 до 6 раз для радиоволны Х-поляризации. 3. При воздействии на среду радиоволной на гирочастоте электронов в дневное время воз- мущается в основном D-область ионосферы, где температура электронов может увеличивать- ся в 38 и 73 раза для радиоволн О- и Х-поляриза- ции соответственно. В ночное время радиоволна Х-поляризации также возмущает только D-область ионосферы, где она полностью поглощается вследствие ги- рорезонанса. Здесь имеет место исключительно сильный нагрев электронов – их температура увеличивается примерно в 100 раз. 4. Для максимального возмущения E и F-об- ласти ионосферы проходящей радиоволной в ночное время рекомендуется использовать ра- диоволну Х-поляризации с частотой 3 4 МГц. 5. Возмущение концентрации электронов вслед- ствие частичного подавления процесса рекомби- нации относительно невелико. Концентрация элек- тронов в ночное время обычно увеличивается в 2.5 3, 1.5 2 и 1.2 1.5 раз в D-, Е- и F-обла- сти ионосферы соответственно. В дневное время заметное возмущение концентрации электронов имеет место лишь в D-области ионосферы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Гуревич А. В., Шварцбург А. Б. Нелинейная теория рас- пространения радиоволн в ионосфере. – М.: Наука, 1973. – 272 с. 02. Gurevich A. V. Nonlinear Phenomena in the Ionosphere. – New York, Heildelberg, Berlin: Springer–Verlag, 1978. – 465 p. 03. Черногор Л. Ф. Физика мощного радиоизлучения в гео- космосе: монография. – Харьков: ХНУ имени В. Н. Ка- разина, 2014. – 544 с. 04. Гинзбург В. Л., Гуревич А. В. Нелинейные явления в плазме, находящейся в переменном электромагнитном поле // УФН. – 1960. – Т. 70, вып. 2. – С. 201–246. 05. Гинзбург В. Л., Гуревич А. В. Нелинейные явления в плазме, находящейся в переменном электромагнитном поле // УФН. – 1960. – Т. 70, вып. 3. – С. 393–428. 06. Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. – 1-е издание – М.: Наука, 1960. – 552 с.; 2-е издание – М.: Наука, 1967. – 684 с. 07. Гуревич А. В. Нелинейные явления в ионосфере // УФН. – 2007. – Т. 177, № 11. – С. 1145–1177. 08. Гуревич А. В., Шлюгер И. С. Исследование нелинейных явлений при распространении мощного радиоимпуль- са в нижних слоях ионосферы // Изв. вузов. Радио- физика. – 1975. – Т. 43, № 9. – С. 1237–1260. 09. Брюнелли Б. Е., Намгаладзе А. В. Физика ионосферы. – М.: Наука, 1988. – 528 с. 10. Schunk R. W. and Nagy A. F. Ionospheres: Physics, Plasma Physics, and Chemistry. – Cambridge: Cambridge Univer- sity Press, 2000. – 554 p. 11. Гоков А. М., Мартыненко С. И., Мисюра В. А., Пи- вень Л. А., Сомов В. Г., Черногор Л. Ф., Шемет А. С. Исследование естественной и искусственно возму- щенной мощным радиоизлучением нижней ионосферы при помощи высокочастотного зондирования // ІІ Все- союзное совещание по полярной ионосфере и магнито- сферно-ионосферным связям. Тезисы докладов. – Норильск (Россия). – 1980. – С. 32–33. 12. Гоков А. М., Мартыненко С. И., Мисюра В. А., Пи- вень Л. А., Сомов В. Г., Федоренко Ю. П., Черно- гор Л. Ф., Шемет А. С. Профили электронной кон- центрации в ночной высокоширотной нижней ионо- сфере, искусственно возмущенной мощными радиовол- нами // Геомагнетизм и аэрономия. – 1982. – Т. 22, № 15. – С. 748–752. 13. Мартыненко С. И., Мисюра В. А., Пивень Л. А., Со- мов В. Г., Черногор Л. Ф., Шемет А. С. Возмущение неоднородной структуры и регулярных параметров нижней ионосферы на высоких и средних широтах мощным непрерывным и импульсным радиоизлуче- нием // Эффекты искусственного воздействия мощным радиоизлучением на ионосферу Земли (Материалы Всесоюзного симпозиума. Суздаль, сентябрь 1983 г.). – Москва: ИЗМИРАН, 1983. – С. 94–95. 14. Черногор Л. Ф. Возмущение неоднородной структуры в нижней ионосфере под действием мощного радио- излучения // Известия вузов. Радиофизика. – 1985. – Т. 28, № 12. – C. 17–26. 15. Chernogor L. F. Diagnostics of Lower Ionosphere with Powerful nonstationary Radio-frequency Radiation // Proc. of the III Suzdal URSI Symposium on Modification of the Ionosphere by Powerful Radiowaves (ISIM – 3). – Suzdal (Russia). – 1991. – P. 167–168. 16. Holt O., Brekke A., Hansen T., Turunen E., and Reit- veld M. HF modification of the auroral D-region detec- ted by a partial reflection experiment // J. Atmos. Terr. Phys. – 1985. – Vol. 47, No. 6. – P. 537–545. 17. Kero A., Bosinger T., Pollari P., Kopka H., and Stubbe P. First EISCAT measurment of electron-gas temperature in the artificially heated D-region ionosphere // Ann. Geophys. – 2000. – Vol. 18, No. 9. – P. 1210–1215. ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 1, 2015 63 Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования Л. Ф. Чорногор, Ю. Б. Милованов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, м. Свободи, 4, м. Харків, 61022, Україна ЗБУРЕННЯ ІОНОСФЕРИ ПОТУЖНИМ БЕЗПЕРЕРВНИМ ПРОХІДНИМ РАДІОВИПРОМІНЮВАННЯМ: РЕЗУЛЬТАТИ ЧИСЛОВОГО МОДЕЛЮВАННЯ Наведено результати числового моделювання збурення тем- ператури та концентрації електронів при дії на іоносферу потужного безперервного радіовипромінювання для різних частот, потужностей і поляризацій радіохвилі. Продемонст- ровано, що в D-області іоносфери мають місце гігантські збурення температури електронів. В Е- та F-області іонос- фери в нічний час збурення температури електронів також значне. Збурення концентрації електронів на всіх висотах значно менше, ніж збурення температури електронів. L. F. Chernogor and Y. B. Milovanov V. Kazarin National University of Kharkiv, 4, Svoboda Sq., Kharkiv, 61022, Ukraine DISTURBANCES IN THE IONOSPHERE PRODUCED BY HIGH-POWER CONTINUOUS RADIO TRANSMISSIONS: NUMERICAL SIMULATIONS Numerical simulations of disturbances in the electron temperature and density arising in the ionosphere from high-power continuous radio transmissions at various frequencies, power levels, and po- larizations have been performed. It has been demonstrated that huge disturbances arise in the ionospheric D region electron tem- perature. In the E and F regions, the nocturnal electron tempera- ture is also significantly disturbed. The electron density is dis- turbed much less than the electron temperature at all altitudes. Статья поступила в редакцию 06.11.2014

Возмущение ионосферы мощным непрерывным проходящим радиоизлучением: результаты численного моделирования

Репозитарії

Схожі ресурси