Содержание к диссертации
Введение
1. Средства и методы наземной диагностики ионосферных проявлений искусственных и естественных возмущений в ионосферно-магнитосферной системе .27
1.1. Краткое описание сети наблюдений 27
1.1.1. Принципы построения 27
1.1.2. Многоканальный цифровой KB доплеровский комплекс 29
1.1.3. Цифровой ионозонд "Бизон" 42
1.1.4. Сеть наклонного зондирования ионосферы 46
1.1.5. Используемые зарубежные средства диаг ностики 47
1.2. Некоторые особенности распространения декаметровых радиоволн
в высоких широтах 48
1.2.1. Эффекты отклонения декаметровых радиоволн
от дуги большого круга 49
1.2.2. Параметры высокоширотных KB радиоканалов 51
1.2.3. Распространение декаметровых радиоволи во время авроральных суббурь 54
1.2.4. Принципы и методы коррекции модели ионосферы по данным наклонного зондирования ионосферы 57
2. Модификация ионосферной плазмы мощным kb радиоизлучением наземных передатчиков 63
2.1. Основные явления, обусловленные взаимодействием мощных KB радиоволн с ионосферной плазмой (краткий обзор) 63
2.2. Результаты экспериментов с использованием нагревного комплекса "Сура" 72
2.2.1. Описание экспериментов 72
2.2.2. Характеристики ракурсно-рассеянных на МИИН KB сигналов по данным наклонного зондирования ионосферы 78
2.2.3. Тонкая структура искусственно возмущенной области ионосферы 83
2.3. Волновые процессы в искусственно возмущенной F-области ионосферы 93
2.3.1. Короткопериодные волновые процессы (20 - 150 с) 93
2.3.2. Среднемасштабные волновые возмущения (12-20 мин) 102
2.4. Заключительные замечания 107
3. Эффекты модификации высокоширотной ионосферы kb нагревным комплексом eiscat (г. Тромсе, Норвееия) 110
3.1. Постановка и обоснование экспериментов, испол ьзуемые диагностические средства ПО
3.2. Моделирование характеристик KB радиоволн при ракурсном рассеянии 112
3.3. Эксперименты в /^-области ионосферы 121
3.3.1. Эффекты модификации ночной авроральной /^-области ионосферы при различных углах излучения волны накачки 121
3.3.2. Искусственное радиоизлучение ионосферы на двойной частоте главного спектрального максимума (2DM) 134
3.4. Эффекты нагрева ночной авроральной ^-области ионосферы 138
3.4.1. Мелкомасштабные искусственные ионосферные неоднородности в авроральной іі-области 140
3.4.2. Волновые процессы во время начала магнитного возмущения... 145
3.4.3. Стимулированное высыпание электронов 147
3.4.4. Радиоизлучение ионосферы в фазу восстановления авроральной суббури 149
3.5. Заключительные замечания 153
4. Модификация ионосферно-маенитосферного взаимодействия мощными kb радиоволнами, инжектируемыми в ночную авроральную ионосферу 157
4.1. Модификация локальных ионосферных и продольных токов KB нагревным комплексом в Тромсе 157
4.1.1. Экспериментальные результаты 157
4.1.2. Обсуждение результатов и выводы 161
4.2. Триггирование локальной авроральной активации мощными KB радиоволнами 166
4.2.1. Обоснование и постановка экспериментов 166
4.2.2. Результаты наблюдений 17 февраля 1996 г 167
4.2.3. Результаты наблюдений 16 февраля 1996 г 171
4.2.4. Результаты наблюдений 11 октября 1999 г 179
4.2.5. Результаты наблюдений 2 октября 1998 г 187
4.2.6. Обсуждение результатов и выводы 197
5. Возмущения в ионосфере, обусловленные выбросами паров щелочных металлов 212
5.1. Краткий обзор основных научных программ и результатов 212
5.2. Результаты экспериментов по дистанционной диагностике эффектов выбросов паров щелочных металлов на высотах 140 - 160 км 220
5.2.1. Постановка экспериментов 220
5.2.2. Результаты наблюдений и их обсуждение 221
5.3. Возмущения в ионосфере во время экспериментов по проекту CRRES.227
5.3.1. Постановка экспериментов 227
5.3.2. Классификация типов возмущений 228
5.3.3. Волновые возмущения (данные экспериментов
и моделирования) 237
5.3.4. Спектральное рассмотрение волновых процессов 244
5.3.5. Проявление воздействия радиально распространяющегося возмущения 247
5.4. Заключительные замечания 253
6. Естественные возмущения в ионосфере по данным методов дистанционной диагностики 255
6.1. Глобальные магнитно-ионосферные возмущения 255
6.1.1. Метод диагностики глобальных магнитно-ионосферных возмущений SFD и SCF на основе многоканальных KB доплеровских измерений в реальном времени 257
6.1.2. Сопоставление результатов диагностики SFD и SCF с комплексом сопутствующих гелиогеофизических возмущений 265
6.1.3. Эффекты солнечных вспышек по данным наклонного зондирования ионосферы 269
6.2. Волновые процессы в ночной высокоширотной ионосфере по данным комплексных радиофизических наблюдений 276
6.2.1. Описание и техника экспериментов 277
6.2.2. Классификация волновых возмущений 278
6.2.3. Волновые возмущения во время авроральной суббури 282
6.3. Тонкая структура дневной высокоширотной ионосферы 286
6.3.1. Описание экспериментов 287
6.3.2. Результаты и обсуждение 287
6.4. Заключительные замечания 293
Заключение 297
Благодарности 304
Литература
- Многоканальный цифровой KB доплеровский комплекс
- Характеристики ракурсно-рассеянных на МИИН KB сигналов по данным наклонного зондирования ионосферы
- Моделирование характеристик KB радиоволн при ракурсном рассеянии
- Триггирование локальной авроральной активации мощными KB радиоволнами
Многоканальный цифровой KB доплеровский комплекс
Решение о наличии возмущения принимается, если Кь К1по в течение заданного количества реализации п. При этом для принятия решения по методу диагностики F имеется три модификации: F\ - по fjmax, F2 - nof .-r. и F3 - по А/.
Метод диагностики V обеспечивает обнаружение эффектов искусственной модификации ионосферы на основе анализа тонкой структуры доплеровских спектров (появление дополнительных максимумов, изменение ширины спектров и их динамика во времени), а также распределения энергии сигнала в различных частотных участках полосы анализа сигналов. Структура скользящих окон в методе Vтакая же, как и для методов S и F (рис. 1.5).
На интервале обучения с (і - 29) по (і - 10) реализации включительно (і -текущая реализация) определяются границы "ворот" обучения /, и /2, которые являются средними на интервале обучения, при этом частоты /; и f2 в каждой реализации соответствуют амплитудам спектров на уровне 0,5 слева и справа от максимума соответственно. На интервале to6 находятся также средние значения энергии в "воротах" Wo, слева W и справа W от "ворот" обучения, т.е. определяется энергия в следующих частотных участках доплеровского спектра:
Одновременно с энергетическими характеристиками спектров осуществляется поиск максимумов в спектре / и fjj в частотных участках спектра О — /, и f2 — fk соответственно. При возникновении максимумов слева и (или) справа от "ворот" их сравнивают с главным максимумом спектра fdmax в полосе анализа 0 -/ . Если модули \fd - fdmJ и (или) \f2 - fdmaxi\ 0, то принимается решение о наличии дополнительных максимумов в спектре в частотных диапазонах 0 — /, и (или) f2 — fk.
Дополнительным признаком возникновения возмущения является расширение спектров KB сигналов по сравнению с невозмущенными периодами, т.е. выполнение условия :А/( - А/ А/пор, где A/J- ширина спектра KB сигнала на уровне 0,5 от максимума для текущей реализации, А/ — средняя ширина спектра на интервале обучения.
Если длительность возмущения типа V больше длительности защитного интервала, то на десятой реализации включается коррекция, т.е. интервал обучения не обновляется. По окончании возмущения типа V обучающая выборка начинает обновляться за счет новых текущих реализаций, т.е. коррекция по методу V аналогична коррекции по S. Методы диагностики S , F и V прошли апробацию на радиотрассах различной протяженности и ориентации и показали высокую эффективность диагностики ионосферных возмущений в реальном времени.
Необходимость в решении задач мониторинга высокоширотной ионосферы вызвала острую потребность в технической модернизации наземной ионосферной сети в России. Несколько лет назад научно-технический центр "Юпитер" в тесном сотрудничестве со специалистами ААНИИ изготовил цифровой ионозонд нового поколения "Бизон" [240].
"Бизон" предназначен для радиозондирования ионосферы в диапазоне частот от 1 до 30 МГц и может использоваться как автономно, так и в составе сети ионозондов, для мониторинга ионосферы и радиопрогнозирования. Ионозонд "Бизон" обеспечивает работу в стандартном сетевом режиме снятия ионограмм, а также в исследовательском режиме, позволяющем проводить амплитудные и доплеровские измерения. Зондирование осуществляется в режиме сканирования по диапазону частот либо на фиксированной частоте. "Бизон" работает в режимах вертикального (ВЗ) и наклонного зондирования (НЗ) ионосферы, а также наклонного обратного рассеяния (НОР). Возможно также использование ионозонда в пассивном режиме. При этом регистрируется уровень радиошумов на заданной сетке частот. Число частот - до 500, минимальный шаг по частоте - 250 Гц.
В настоящее время ионозонды "Бизон" установлены на НИС "Горьковская" (59,95N;30,7E) и обсерватории Ловозеро (67,97N;35,08E). Комплекс, установленный на НИС "Горьковская", работает как на наклонную антенну двойной ромб, так и на вертикальную ромбическую антенну.
С января 1994 г. начаты регулярные экспериментальные исследования с помощью ионозонда "Бизон", установленного на НИС "Горьковская", в режиме наклонного обратного рассеяния. Антенная система ориентирована в направлении на Тромсе (азимут из С.-Петербурга 350). Использование ионозонда "Бизон" в режиме НОР позволяет проводить диагностику ионосферы на дальностях до 2000 км к северу от С.-Петербурга (в интервале инвариантных широт Ф\ = 56-74), что дает возможность оценить динамику (во времени и пространстве) полюсной стенки главного ионосферного провала, детально исследовать проявления авроральных суббурь в Е и F-областях высокоширотной ионосферы, а также волновые процессы в ионосфере различных масштабов.
Экспериментальные наблюдения выполняются по следующей программе: (1) проведение сеансов в режиме сканирования по частоте с дискретом по времени от 3 до 30 мин; (2) проведение сеансов на фиксированных рабочих частотах с регистрацией амплитудных и доплеровских характеристик KB сигналов (режим KB радара) в непрерывном режиме длительностью от 8 до 25 мин; (3) проведение сеансов в пассивном режиме сканирования по частоте с регистрацией уровней радиошумов в заданном частотном интервале KB диапазона.
На рис 1.6 в качестве примера приведены ионограммы НОР, полученные в С.-Петербурге 16 марта 1994 г., а на рис. 1.7 - пространственно-временные вариации амплитудных и доплеровских характеристик KB сигналов на фиксированной рабочей частоте 3.5 МГц при наклонном обратном рассеянии во взрывную фазу авроральной суббури 17 февраля 1994 г.
Характеристики ракурсно-рассеянных на МИИН KB сигналов по данным наклонного зондирования ионосферы
Ширина диапазона частот ракурсного рассеяния изменялась от 1 до 9 МГц с наиболее вероятными значениями 3 — 5 МГц. В равноденствие минимальные частоты ракурсного рассеяния были (0,8 -1,1) МНЧ F2, а летом (1,1 - 1,5) МНЧ F2. Ширина диапазона частот ракурсного рассеяния составляла 3-6 МГц. Наибольшие флуктуации ширины диапазона частот ракурсно-рассеянных сигналов наблюдались в зимний период.
Таким образом результаты проведённых экспериментальных исследований ракурсно-частотных характеристик KB сигналов методом НЗ показывают высокую вероятность появления ракурсно-рассеянных сигналов, что свидетельствует о генерации интенсивных мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей в F2 слое при воздействии мощных KB радиоволн на ионосферную плазму.
Тонкая структура искусственно возмущённой области ионосферы
В данном разделе рассмотрены результаты исследований тонкой структуры искусственно возмущённой F- области ионосферы на основе доплеровских и угловых измерений характеристик диагностических KB сигналов, рассеянных на МИИН, выполненных в 1983 - 1984 гг. Для анализа результатов были также использованы данные доплеровских измерений в 1979 г. Геометрия экспериментов приведена на рис. 2.1. Измерения проводились на фиксированных частотах в диапазоне от 15 до 23 МГц, что соответствует размерам МИИН поперёк магнитного поля порядка /j_ « 6 - 10 м. Происхождение таких неоднородностей в F2 слое удаётся объяснить в рамках тепловой параметрической неустойчивости [60,61], приводящей к возбуждению плазменных волн и сильно вытянутых вдоль магнитного поля мелкомасштабных неоднородностей плотности плазмы.
Ракурсно-рассеянные сигналы появляются, как правило, через несколько секунд после включения нагревного комплекса и исчезают после его выключения. Характерные времена нарастания тн и релаксации т МИИН, ответственных за ракурсное рассеяние диагностических KB сигналов, полученные в экспериментах 1983 - 1984 гг. и 1979 г., были следующими: тн = (6 - 15) с; хр = (12 - 30) с. Рассеянные сигналы на диагностических доплеровских спектрах (сонограммах) наблюдаются в виде дополнительного трека, сдвинутого по частоте от прямого сигнала, распространяющегося от передатчика к приёмнику по дуге большого круга.
В таблице 2.2 приведены результаты измерений доплеровских и угловых характеристик ракурсно-рассеянных KB сигналов в периоды «нагрева» ионосферы комплексом «Сура», а также данные по магнитной активности. Использованы следующие обозначения: (fdmax - fdmin) - величина максимальных флуктуации доплеровского смещения частоты KB сигналов в цикле нагрева, 7}а - наиболее вероятные квазипериоды флуктуации fy в цикле нагрева, (\\)тах - MW) - величина максимальных флуктуации угла места в цикле нагрева, Ац - ширина угломестного спектра в цикле нагрева, (&тах - „„„) - величина максимальных флуктуации азимута в цикле нагрева, А - ширина углового спектра в азимутальной плоскости в цикле нагрева, КР - планетарный трёхчасовой индекс магнитной активности в период проведения эксперимента, YJt-р - сумма -индексов за сутки.
В качестве примера на рис. 2.7 и 2.8 представлены динамические доплеровские и угловые спектры ракурсно-рассеянных KB сигналов для некоторых сеансов нагрева 15 декабря 1983 г. и 9 февраля 1984 г. На рис. 2.7 приведены угловые спектры в вертикальной плоскости (угломестные), а на рис. 2.8 - в горизонтальной плоскости (азимутальные).
Проведенные исследования доплеровских и угловых характеристик ракурсно-рассеянных KB сигналов показали следующее. Флуктуации средних значений углов места в циклах нагрева составляли (2 - 6) при характерной ширине угломестного спектра (3 - 5), а флуктуации средних значений азимутов лежали в пределах (2 - 7) при характерной ширине углового спектра в азимутальной плоскости (2 -3). При этом величины максимальных флуктуации доплеровских смещений частот в циклах нагрева изменялись от 0 (отсутствие колебаний) до 8 Гц. Корреляция между вариациями угловых и доплеровских характеристик KB сигналов при ракурсном рассеянии на МИИН практически отсутствовала. Сопоставление параметров ракурсно-рассеянных KB сигналов с данными геомагнитной активности, оцениваемой в КР - индексах, показало отсутствие отчётливо выраженных закономерностей изменения угловых характеристик от геофизических факторов. Однако наблюдается некоторая связь между максимальными флуктуациями доплеровского смещения частоты fd в цикле нагрева и магнитной активностью, проявляющаяся в увеличении амплитуды квазипериодических измененийу при возрастании магнитной активности.
Моделирование характеристик KB радиоволн при ракурсном рассеянии
Представляет интерес рассмотреть поведение МИИН в ночной авроральной -области ионосферы при различных углах излучения мощной KB радиоволны.
Описание эксперимента. Отличительной особенностью эксперимента, рассматриваемого ниже, являлось проведение координированных наблюдений мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей (МИИН) при различных углах излучения мощной KB радиоволны на основе использования KB доплеровского комплекса и радара некогерентного рассеяния EISCAT (на частоте 931 МГц). Наблюдения выполнялись 7 октября 1999 в предполуночные часы местного времени при спокойных магнитных условиях. Нагревной комплекс в Тромсе работал на частоте fH = 4,544 МГц циклами 8 мин нагрев / 4 мин пауза. Излучалась волна обыкновенной поляризации (о - мода), эффективная мощность излучения Рэфф = 360 МВт. Диаграмма излучения последовательно центрировалась вдоль вертикального направления ( = 90), затем вдоль магнитной силовой трубки ( = 78) и далее вдоль направления 0 = 84. При этом направление диаграммы направленности мощного излучения (шириной порядка 14) в течение одного и того же нагревного цикла длительностью 8 мин сохранялось постоянным. Диагностика МИИН осуществлялась методом ракурсного рассеяния KB радиоволн на трассе Лондон - Тромсе - С.-Петербург (см. рис. 3.1). Анализ диагностических сигналов, рассеянных на МИИН, проводился доплеровским методом. Использовалась полоса анализа 27 Гц. В полосе анализа рассчитывалось 256 коэффициентов БПФ, что обеспечивало частотное разрешение порядка ОД Гц и временное около 10 с. Доплеровские измерения проводились на частоте 12,095 МГц, что соответствует пространственным размерам МИИН перпендикулярно магнитному полю 12,4 м.
Радар некогерентного рассеяния EISCAT (931 МГц), расположенный в непосредственной близости от KB нагревного комплекса, использовался как дополнительный сенсор эффектов, обусловленных накачкой мощных KB радиоволн в ночную авроральную F-область ионосферы. С помощью радара определялись изменения электронной и ионной температур Те и ТІ и скоростей ионов Vj. В течение каждого нагревного цикла при фиксированном направлении нагревного луча радар некогерентного рассеяния (HP) последовательно сканировал от зенитного угла 84 к 90 (вертикальное направление) и затем к 78 (магнитное наклонение в Тромсе). Длительность каждого скана была 80 с. Следовательно, во время каждого нагревного периода длительностью 8 мин проводилось 6 измерительных циклов с помощью радара HP в последовательности: 84-90о-78о-84о-90о-78. Временное разрешение радара HP в рассматриваемом эксперименте - 5 сек.
Экспериментальные данные. Ниже рассмотрены экспериментальные результаты, полученные 7 октября 1999 с 19 до 20 UT. Во время наблюдений частота накачки мощной волны (f„ = 4,544 МГц) была близка и несколько ниже критической частоты слоя F1 в Тромсе (foFl = 4,9 МГц). Кроме того, значения fo F2 практически не менялись в течение интервала времени, используемого для анализа. Спорадический слой Es отсутствовал, поэтому можно сделать заключение, что мощная KB радиоволна действительно отражалась от слоя F1.
На рис. 3.5 приведены динамические доплеровские спектры KB сигналов, зарегистрированные в С.-Петербурге в течение трех последовательных нагревных циклов с 19.09 до 19.45 UT. Отметим, что диаграмма направленности антенны KB нагревного комплекса была центрирована на 90, 78 и 84 во время первого (19.12 - 19.20 UT), второго (19.24 - 19.32 UT) и третьего (19.36 - 19.44 UT) нагревных циклов соответственно. Ракурсно-рассеянные на МИИН сигналы появлялись после включения KB нагревного комплекса и исчезали после его выключения. Они регистрировались в отрицательной части доплеровской сонограммы и были смещены по частоте относительно прямого сигнала на трассе Лондон - С.Петербург, соответствующего нулевому значению доплеровской частоты. Из рис. 3.5 можно видеть, что рассеянные на МИИН сигналы наблюдались во всех рассмотренных циклах нагрева, однако спектральная структура этих сигналов существенно зависела от зенитного угла антенны нагревного комплекса. Ширина спектра, а также величина доплеровского сдвига рассеянных сигналов относительно прямого, были максимальны, когда диаграмма направленности нагревного комплекса была центрирована вдоль магнитного поля (0 = 78).
Рис. 3.6 показывает временные вариации спектральной мощности Sp и медианных значений fd, рассчитанных из доплеровских спектров, приведенных на рис. 3.5. Из рис. 3.6 следует, что спектральная мощность рассеянных сигналов была также максимальна при зенитном угле 0 = 78.
Таким образом спектральные характеристики ракурсно-рассеянных на МИИН диагностических KB сигналов в значительной степени зависят от зенитного угла излучения мощной KB радиоволны. Спектральная мощность, ширина спектра и медианное значение fy максимальны, когда мощное излучение центрировано вдоль направления магнитного поля в Тромсе (0 = 78). Указанные параметры минимальны при вертикальном направлении излучения (0 = 90).
Одновременно с KB доплеровскими измерениями проводились наблюдения с помощью радара HP в Тромсе. В течение каждого нагревного цикла при фиксированном угле излучения нагревного стенда радар HP последовательно сканировал в направлениях от 84 к 90 и далее к 78. Результаты измерений радара HP отображены на рис. 3.7, 3.8 и 3.9. На рис. 3.7 приведено пространственно временное распределение Ne, Th Те и Vt во время эксперимента 7 октября 1999 г. 19.10 до 19.48 UT в диапазоне высот 100-600 км. Рис. 3.8 показывает временные вариации указанных параметров на высоте 300 км, а рис. 3.9 - на высоте 500 км. Еще раз отметим, что в течение каждого нагревного цикла проводилось 6 измерений радаром HP в диапазоне зенитных углов 78-90 в следующей последовательности: 84-90о-78о-84о-90о-78.
Триггирование локальной авроральной активации мощными KB радиоволнами
Она включает регулярную диффузную доплеровскую компоненту и всплескообразную рассеянную компоненту. Вариации во времени fd регулярной компоненты доплеровского спектра могут быть связаны с движениями авроральной дуги вблизи Тромсе (в луче зрения бистатических радарных наблюдений в С.-Петербурге). Резкое усиление рассеянной компоненты в диапазоне частот до 35 Гц, что ниже ионной циклотронной частоты, отмечалось в нагревном цикле 21.20-21.24UT. Отметим, что доплеровские наблюдения в этом эксперименте проводились в полосе анализа порядка 50 Гц. На частотах ниже ионной циклотронной частоты единственно известной электромагнитной модой распространения вдоль магнитных силовых линий является Альвеновская волна. Таким образом можно предположить, что Альвеновские волны возбуждаются при накачке мощных KB радиоволн в ночную авроральную iv-область ионосферы. Альвеновские волны, ассоциированные со спектральным рассеянием на доплеровской сонограмме, характеризуются отношением электрического поля к магнитному порядка Альвеновской скорости [173,277].
На рис. 4.8 приведены изменения во времени Ne, Th Те и Vt на фиксированной высоте 150 км по данным радара HP в Тромсе вдоль магнитного поля (угол возвышения 0=78) 16 февраля 1996 г. с 20.30 до 23.00UT. Из рис. 4.8. видно, что резкие возрастания 7} в первых двух циклах нагрева сопровождались некоторым повышением Те. Необходимо отметить, что наиболее значительные возрастания Те наблюдались на высотах, выше 200 км, т.е. выше высоты отражения мощной KB волны. Рассмотрение данных по электрическим полям в ионосфере, полученных на основе трехпозиционных измерений (Тромсе, Кируна, Соданкюла) EISCAT радаром некогерентного рассеяния, свидетельствует о резких возрастаниях горизонтальных электрических полей до величины порядка 70 мВ/м, тесно связанных по времени с возрастаниями Т,. При этом электрическое поле имело северное направление, что указывает на усиление восточного электроджета. Отмеченные изменения параметров ионосферной плазмы по данным EISCAT радара HP могут быть идентифицированы с развитием сильной Фарли-Бунемановской неустойчивости. В следующем нагревном цикле (21.20-21.24UT) произошла авроральная активация примерно в 21.21UT, сопровождаемая по данным EISCAT радара (см. рис. 4.8) резким возрастанием Ne и Те, аналогично
Анализ данных EISCAT радара HP в более поздние часы (с 22.30UT) во время нагревного эксперимента 16 февраля 1996 г. показывает наличие изменений ТІ, Те и Ne, аналогичных изменениям этих параметров, наблюдавшимся после 21.00UT (см. рис. 4.8). Как видно из рис. 4.8, возрастания 7} наблюдались в циклах нагрева 22.30-22.34UT и 22.40-22.44UT. Данные по горизонтальным электрическим полям показывают их резкое возрастание до 35 и 60 мВ/м в нагревных циклах 22.30-22.34 и 22.40-22.44UT соответственно. Однако, в этом случае электрическое поле было направлено к югу, что свидетельствует об интенсификации западного электроджета. Согласно данным IMAGE сети магнитометров в Скандинавии (см. рис. 4.5) в 22.41UT началась авроральная активация, которая также происходила узкой широтной области (порядка 1), локализованной около Тромсе между SOR и MAS магнитными станциями. Интересно отметить, что после окончания нагревного эксперимента (23UT) в 23.25UT наблюдалась следующая авроральная активация, которая происходила в широком интервале широт с максимумом на ст. PEL, которая расположена примерно на 3 южнее Тромсе.
Суммируя результаты комплексных экспериментальных данных, полученных различными методами и средствами во время нагревного эксперимента 16 февраля 1996 г., можно выделить следующие характерные особенности, связанные с авроральными активациями: - модификация авроральной дуги и образование локальных спиральных форм; - локальные изменения горизонтальных ионосферных токов; - генерация интенсивной рассеянной спектральной компоненты в диапазоне частот до 35 Гц; - возрастание Ne и Ге в широком диапазоне высот; - возрастание Tt на высотах более 120 км до 1500К (что примерно в 3 раза превышает значения 7} до включения нагревного комплекса), горизонтальных электрических полей, а также Те на высотах более 200 км, в нагревных циклах, непосредственно предшествующих авроральным активациям, а также в цикле нагрева, в котором начались эти активации; - наличие двух авроральных активаций (21.21 и 22.41UT) с полностью идентичными изменениями параметров ионосферной плазмы; - авроральные активации (как в 21.21, так и в 22.41UT) в узкой (порядка 1) широтно-локализованной области над Тромсе; - распространение авроральных возмущений к северу от Тромсе (на широты 75-77N) через 20 и 10 мин после первой и второй активаций над Тромсе соответственно.
Результаты наблюдений 11 октября 1999 г.
11 октября 1999 г. нагревной комплекс в Тромсе излучал в течение следующих интервалов времени: 17.24-18.44UT, 19.32-20.16UT и 20.44-21.36UT. Ниже рассмотрены результаты экспериментальных наблюдений с 19.32 до 20.16UT, когда работало максимальное количество диагностических средств, включая EISCAT радар некогерентного рассеяния в Тромсе. Мощная KB радиоволна обыкновенной поляризации (о-мода) излучалась на частоте = 4040 кГц циклами 4 мин нагрев / 4 мин пауза. Эффективная мощность излучения составляла Рэфф = 360 МВт, что является максимальной величиной для нагревного комплекса в Тромсе при использовании антенны с широкой диаграммой направленности (порядка 14). Диаграмма направленности антенны была наклонена к югу на 6 от вертикали, что обеспечивало накачку мощной волны в диапазоне углов излучения от 77 до 91, учитывая ширину диаграммы направленности антенны. Напомним, что наклонение магнитного поля в Тромсе равно / = 78. Отражение мощной KB радиоволны происходило от спорадического слоя Es, аналогично экспериментам 16 и 17 февраля 1996 г.
