ОПТИЧЕСКОЕ СВЕЧЕНИЕ НА ДЛИНАХ ВОЛН 630 И 557,7 НМ ПРИ КВ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ИОНОСФЕРУ ИЗЛУЧЕНИЕМ СТЕНДА «СУРА» В ОБЛАСТИ 4-Й ГАРМОНИКИ ЭЛЕКТРОННОГО ГИРОРЕЗОНАНСА В СЕНТЯБРЕ 2012 Г. Шиндин А.В., Грач С.М., Клименко В.В., Насыров И.А. Белецкий А.Б., Сергеев Е.Н. ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Радиофизический ф-т., Научно-исследовательский радиофизический и-т, Институт прикладной физики РАН, Казанский Федеральный Университет Институт солнечно-земной физики СО РАН Девятая ежегодная конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», февраля 2014 Секция «Ионосфера» 1

2 Почему именно сейчас это актуально? 2 солнце вблизи максимума активности мы можем работать наиболее эффективно; уже получено большое число результатов по искусственному оптическому свечению на стенде Сура в красной линии 630 нм в дополнение к оптическим измерениям нужно применять и другие средства диагностики ионосферы, позволяющие определить текущие ионосферные условия.

3 Исследования искусственного оптического свечения ионосферы 3 Изучается влияние мощных радиоволн на свечение ионосферы в оптическом диапазоне. Оптическое излучение возникает в результате возбуждения уровней атомов молекул и ионов при столкновениях с электронами, энергия которых превышает потенциал возбуждения соответствующих линий, а также в результате появления возбужденных атомов вследствие процессов диссоциативной рекомбинации. Основная нейтральная компонента ионосферы на высотах км – атомарный кислород. Основные измерения проводятся в красной (630 нм) и зеленой (557,7 нм) линиях, связанных с излучением уровней O( 1 D) и O( 1 S) с энергиями возбуждения 1,96 и 4,17 эВ и временами жизни 107 и 0,7 с, соответственно.

4 Регистрация искусственного радиоизлучения ионосферы (ИРИ) 4 ИРИ - это вторичное эл/м излучение ионосферы, индуцированное ВЧ накачкой. Основные компоненты ИРИ при длительной (непрерывный) накачке: Downshifted Maximum (DM). Он исчезает, когда f DM nf ce f uh ; Broad Upshifted Maximum (BUM). Он появляется при f 0 nf ce, Δf BUM =f BUM -f 0 ~f 0 -nf ce +δf, где δf=15-20 kHz. f 0 >4f ce

5 Регистрация искусственного радиоизлучения ионосферы (ИРИ) 5 ИРИ - это вторичное эл/м излучение ионосферы, индуцированное ВЧ накачкой. Основные компоненты ИРИ при длительной (непрерывный) накачке: Downshifted Maximum (DM). Он исчезает, когда f DM nf ce f uh ; Broad Upshifted Maximum (BUM). Он появляется при f 0 nf ce, Δf BUM =f BUM -f 0 ~f 0 -nf ce +δf, где δf=15-20 kHz. f 0

6 Гармоника электронной циклотронной частоты nf ce 6 f 0 >4f ce Многие эффекты, связанные с активным воздействием на ионосферу, чувствительны к значению частоты электронной гирогармоники. При «переходе» через nf ce : изменяются спектральные особенности в ИРИ; наблюдается минимум эффекта аномального ослабления; влияние нагрева на электронную температуру минимально; В экспериментах, проведенных 11 и 13 сентября 2012 года, частота воздействия f 0 менялась в области f 0 >~4f ce, а 14 сентября - последовательно в областях f 0 >~4f ce, f 0 ~4f ce, f 0

7 Результаты, полученные ранее: 7 f 0 >4f ce B. Gustavsson, T.B. Leyser, M. Kosch, al. Electron Gyroharmonic Effects in Ionization and Electron Acceleration during High-Frequency Pumping in the Ionosphere // Physical Review Letters, 97, (2006), doi: /PhysRevLett В экспериментах на стенде EISCAT яркость свечения при f 0 >nf ce была выше, чем при f 0

8 Результаты экспериментов: 11 сентября 2012 года. 8

9 9

10 Результаты экспериментов: 13 сентября 2012 года. 10

11 Результаты экспериментов: 13 сентября 2012 года. 11

12 Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. 12

13 Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. 13

14 Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. 14

Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. f 0 = 5330 к Гц 15

PUMPING Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. 16

17 Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. 17

18 Результаты экспериментов: 14 сентября 2012 года. 18

19 В ходе экспериментов получены результаты: Максимальная относительная интенсивность искусственного свечения ионосферы в линиях 630 и 557,7 нм достигала 10% и 2% от фоновых значений, соответственно. Впервые на стенде «Сура» искусственное оптическое свечение в линии 557,7 нм наблюдалось не в одиночных сеансах нагрева, а в нескольких сеансах подряд в каждом эксперименте. В эксперименте 14 сентября 2012 г. при проходе f 0 через 4f ce наиболее интенсивное свечение в линии 630 нм наблюдается, когда f 0 < 4f ce, но находится в непосредственной близости от нее. Наиболее интенсивное свечение в линии 557,7 нм наблюдалось при f 0 ~ 4f ce. Зависимость между размерами и формой пятна искусственного свечения от частотной отстройки (f 0 – 4f ce ) не выявлена. При сближении f 0 и критической частоты F2-слоя ионосферы f OF2 на величину менее 0,5 МГц эффект появления пятна искусственного свечения в линии 630 нм сменяется на противоположный эффект потемнения фона.