Введение к работе
Актуальность проблемы, изучение плазменных неустойчивостей ионосферы имеет очень болъсоэ научное и практическое значение. Это связано в перзуг» очередь с задачами дистанционной диагностики плззмуеной турбулентности ионосфера - изучением ее энергетических а динамических характеристик, что имеет ватное прплогзние в радиосвязи. Кмещаяся в настоящее время экспериментальная база смсдные иагревнке стенды "Сура" (Г.Н.Новгород). "Тромсэ" (Норвегия), уникальные приемные комплексы У7Р-2 вблизи г.Харькова, скандинавские системы радароз stare.егscat и др.э позволяет генерировать и исследовать искусственную турбулентность плазменных волн различных типов на высотах ионосферы 10О+35Скм. модифицировать регулярные профили концентрации и температуры; изучать диначичвские характеристики ионосферной турбулентности, такие как скорости переноса неоднородностбй. спектры и пр.. Помимо специфических "ионосферных" задач это позволяет моделировать в ионосфере многие физические процессы, происходяциэ в космической и лабораторной плазме, исследовать динамику турбулентной плазмы и т.д. Проблема интерпретации получаемой информации, а также корректной постановки дальнейших экспериментов подчеркивают актуальность теоретических исследований неоднородной структуры ионосферы и. в частности. настоящей диссертации.
Цальд работы является теоретическое исследование особенностей плазменных неустсйчивостей ионосферной плазмі е- к f-слоя при модификации ее параметров с точки зрения: Із проблемы генерации искусственного радиоизлучения ионосферы 2> объяснения экспериментально наблюдаемых особенностей машссмас-итабной структуры ионосферы, возникавдей при искусственном воздействии и в естественных условиях.
_ 4 -
На защиту выносятся:
1э результаты исследования генерации радиоизлучения на вторе гармонике частоты волны накачки сБФ искусственной плазменнс турбулентность» верхней ионосферы, в том числе:
аэ определение диаграммы направленности электромагнитного излучения, возникающего при слиянии монохроматических плазменны: волн в возмущенной области
бэ интврлретация результатов эксперимента по обнаружена излучения на второй гармонике частоты волны накачки и оцей уровня плазменной турбулентности в возмущенной области
вэ доказательство бозмозшостй использования монохроматической приближения для плазменных волн с шириной спектра, ыалоЯ т сравнению с плазменной частотой электронов
го эффективность генерации второй гармоники при слиянии плазменных волн существенно выше, чем при рассеянии Вії ні возбуждаемой ею плазменной турбулентности
&> развитие теории двойного вынужденного рассеяния сДВРэ для мзг нитоактивной плазмы. Определение условий возбуждения ДВР. а такзз коэффициентов отражения назад и в зеркальном направлении для рас сеяния на различных типах низкочастотных слабозэтухахшх bojjIi ма: нитоактивной плазмы; приложение теории ДВР к условиям ионосферы. Зэ результаты исследования токовых неустойчивостей неоднородно: ыагнитоактивноа слаСоиокизованной плазмы при учете возмущени температуры электронов и зависимости частоты электронов от и температуры, в том числе.-
а) Минимум пороговой скорости' фарли-бунемановско:
НеуСТОЙЧИВОСТИ ПрИ КОНОЧНОЙ ВЫТЯНУТОСТИ НеОДНОрОДНОСТей П03Е0ЛЯЄ
объяснить наблюдения неоднородностей с не очень высокой степень вытянутости в рамках линейной теории.
б) определение коротковолновой границы спектра возбуздени
токовых неустойчивостей с учетом вышеперечисленных факторов
помощью кинетического описания ионов.
4э предлохение механизма расщепления спектра собственных волн возникающих при развитии диффузионных неустойчивостей неоднородной магнитоактивной плазмо. Обнаружение двухыодовог режима у двух известных неустойчивостей верхней ионосферы пврегревдой н ТПН -5з доказательство, что механизм двухмодового режима ТПН мохе
адекватно объяснить особенности допююровских стектров ракурсно рассеянных сигналов от области, нагретой мощным радиоизлучениеы. наблюдавшиеся в эксперименте ti2).
Научная новизна. В диссертационной работе впервые исследованы различные нелинейные процесса взаимодействия электромагнитного излучения с собственными волнами плазмы для специфических ионосферных условий: генерация электромагнитных волн на второй гармонике частоты волны накачки искусственной плазменной турбулентностью. отражение" назад наклонно падающей электромагнитной волны засчэт двойного шнуаденного рассеяния на низкочастотных слабозатухащих волнах ионосферной плазмы; исследованы особенности токовых неустойчивостей нижней ионосферы при учете возмущений температуры электронов и зависимости частоты столкновений электронов от их температуры для неоднородностей с произвольной степенью Бытянутости вдоль магнитного поля и масштабом поперек магнитного поля; впервые показана возможность существования двухшдового рекима генерации у диффузионных неустойчивостей в неоднородной мапгатоактиБНОй плазме.'
Практическая ценность. Полученные в работе результаты расширяет представления о физических процессах, происходящих на стадии формирования и на развитой стадии искусственной турбулентности ионосферной плазмы пра воздействии на нее мощным радиоизлучением; развивают теорию неустойчивостей ионосферы на высотах е- и f-слоя. Результаты диссертации могут использоваться и в целях диагностики ионооферы. Так. результаты исследования генерации радиоизлучения на второй гармонике частоты волны накачки уже использовались и могут быть использованы в экспериментах по определению уровня плазменной турбулентности в возмущенной области; частотная отстройка дважды рассеянного от ионосферы сигнала ВН дает 'вакную информацию о температуре плазмы; величина частотного расщепления доппдаровских спектров сигналов, рассеянных от возмущенной области позволяет оценить масштаб регулярной неоднородности плазмы.
Личный вклад автора в проведенные исследования. На основе постав-
ленных автором совместно с научным руководителем задач диссертан том была проведены все необходимые аналитические и численна расчеты. В работах с1,2,12з диссертантом также была предложена ин терпретацая экспериментальных данных по обнаружению искусственное радиоизлучения на второй гармонике частоты волны накачки и по рас расщеплению допплеровских спектров ракурсно-рассеянных сигналов о возмущенной области ионосферы.
Атгробаїгоя результатов. Остю*"че результаты диссертации докладывались на ХІУ.ХУ и ХУІ Всесоюзных конференциях по распространению радиоволн сЛенннград.1984 г.; Алма-Ата.1987 г.; Харьков.1990 г. э. Международном симпозиуме по модификации ионосферы мощным радиоизлучением с Суздаль. 1986 г.э, на Всесоюзных симпозиумах по неоднородной структуре ионосферы сякутск.1983 г. 5 и "Ионосфера и взаимодействие декаметрових радиоволн с ионосферной плазмой" сЗвенигород. 1989 г- 5. на Y Всесоюзной конференции по взаимодействию электромагнитных излучений с плазмой сТашкент. 1989 г. з. а также на научных семинарах НИРФИ-
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения. В ней содержится 117 страниц печатного текста. 26 рисунков и I таблица. Библиография включает наименование.
