Эффективность искусственного воздействия на приземную плазму М.М. Могилевский, О.В. Батанов, В.Н. Назаров, Д.В. Чугунин ИКИ РАН. - презентация

1 Эффективность искусственного воздействия на приземную плазму М.М. Могилевский, О.В. Батанов, В.Н. Назаров, Д.В. Чугунин ИКИ РАН

2 Введение Во второй половине прошлого века интенсивно развивались методы исследования магнитосферно- ионосферной плазмы с использованием т.н. «активных» экспериментов, в том числе: -Эксперименты со специализированными ВЧ нагревными стендами -Эксперименты с использованием мощных наземных НЧ передатчиков. «Второе дыхание» - в настоящее время большой интерес к нагревным экспериментам в связи с вводом в строй стенда HAARP + существенный прогресс в диагностике.

3 Схема проведения экспериментов с использованием ВЧ нагревного стенда Антенное поле нагревного стенда HAARP

4 Схема проведения экспериментов с наземным ОНЧ передатчиком Область взаимодействия Угол Стори Область высыпания частиц Высыпающиес я частицы НЧ излучение Антенны наземных НЧ передатчиков E ~ E o exp(-αh), α = (2π σ ω/с) 1/2. Прохождение через ионосферу

5 Основные индикаторы крупномасштабного возмущения системы ионосфера-магнитосфера: Интенсивность потоков нагретой ионосферной плазмы в магнитосферу Интенсивность потоков заряженных частиц, высыпающихся из магнитосферы в ионосферу

6 Высыпания частиц под действием НЧ излучения (ВЧ нагревный стенд) Эффект Гетманцева S JmJm h H ~ [nТ] ~ (S/h 2 ) P abs Для S/h 2 ~ и P abs ~ 10 3 мВт, H ~ ~ nТ

7 Вынос ионосферной плазмы под действием ВЧ нагревного стенда Измерения проводились на высоте 2,5 Re. С учетом расходимости магнитного поля можно оценить потоки частиц на высоте верхней ионосферы: При ΔN/N ~ 0,2- 0,4 на высоте спутника Р ~ 10 5 – 10 7 частиц/см 2 сек стр. кэВ Результаты измерений на спутнике ИНТЕРБОЛ-2

8 НЧ излучение, генерируемое ВЧ нагревным стендом Частота, Hz Мощность излучения, Log mV 2 / m 2 Hz Спектр мощности НЧ излучения, зарегистрированного на спутнике АРКАД-3 при пролете над нагревным стендом Тромсе. Стрелками отмечены частоты модуляции Динамическая спектрограмма НЧ излучения W ~ – мкВ 2 /м 2 Гц

9 Вынос ионосферной плазмы под действием искусственного НЧ излучения Схема эксперимента Результаты измерений (Джоржио и др. Письма в ЖЭТФ, 1987)

10 НЧ излучения от наземного передатчика по измерениям над ионосферой Спектр мощности НЧ излучения, зарегистрированного на спутнике ДЕМЕТЕР при пролете над наземным НЧ передатчиком. Р ~ – 10 2 мкВ 2 /м 2 Гц

11 Прямые измерения высыпания частиц под действием НЧ излучения (Низкие широты) Результаты измерения потоков частиц на спутнике ДЕМЕТЕР над наземным НЧ передатчиком (Австралия). (J.F. Sauvaud et al., GRL, 2008)

12 Прямые измерения высыпания частиц под действием НЧ излучения (Высокие широты) Результаты измерения потоков электронов и протонов внутри конуса потерь при пролете над НЧ передатчиком. (Ковражкин и др., Письма в ЖЭТФ, 1984). Р ~ 10 5 – 10 6 частиц/см 2 сек стр. кеВ

13 Сравнение результатов измерений относительная интенсивность потока мощности НЧ излучения от наземного передатчика и нагревного стенда Е НЧ /Е ВЧ ~ 100 в утренние (ночные) часы местного времени. В дневные часы это отношение уменьшается и может принимать значения 1-3. интенсивности восходящих потоков частиц фоновой плазмы, который составляет W НЧ /W ВЧ ~ 0,1 – 0,5. Из приведенных выше данных можно сделать следующие выводы: Интенсивность НЧ излучения и, следовательно, потоки высыпающихся частиц, вызванные работой мощного НЧ передатчика, в ночные часы превышает демодулированное излучение, а в ночные часы – становится сравнимым. Интенсивность восходящих потоков ионосферной плазмы над нагревными стендами одного порядка или превосходит потоки над НЧ передатчиками.

14 Возможная роль нагревных стендов и НЧ передатчиков в глобальных явлениях Нагревный стендКоординатыЭффективная мощность излучения (МВт) Частотный диапазон (МГц) Аресибо, Пуэрто-Рико, США 18 o N, 67 o W1603,1-8,3 СУРА, Н.Новгород, Россия 56 o N, 44 o E2804,3-9,3 HAPIS Аляска, США 65 o N, 147 o E1302,85-4,53 HAARP Аляска, США 66 o N, 146 o E100002,8-10,0 EISCAT Тромсе, Норвегия 70 o N, 19 o E12004,0-8,3 SPEAR Шпицберген, Англия 78 o N, 16 o E304,5-8,5

15 Местоположение нагревных стендов и мощных НЧ передатчиков

16 Заключение Размеры области засветки ионосферы НЧ передатчиками значительно превосходит область засветки ВЧ стенда - ~300 км и ~30 км соответственно, то эффективность НЧ передатчика сравнима, а в ночные часы заметно превосходит эффективность воздействия нагревных стендов. Количество постоянно работающих НЧ передатчиков на порядок больше, чем работающих нагревных стендов. Таким образом, возможный вклад от НЧ передатчиков в глобальные явления в ионосферно-магнитосферной плазме выше, чем от нагревных стендов.