Квазистатическая турбулентность плазмы верхней ионосферы при искусственных и естественных возмущениях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

Мясников Евгений Николаевич

КВАЗИСТАТИЧЕСКАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ

ПЛАЗМЫ ВЕРХНЕЙ ИОНОСФЕРЫ ПРИ ИСКУССТВЕННЫХ И ЕСТЕСТВЕННЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ

Специальность 01 04.03 - радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

□□ЗОВ 1622

Нижний Новгород - 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении «Научно-исследовательский радиофизический институт» Федерального агентства по науке и инновациям России

Научный консультант- доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Фролов Владимир Леонтьевич

Официальные оппоненты- доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Костров Александр Владимирович

Ведущая организация: Институт космических исследований РАН (г Москва).

Защита состоится _2 октября 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212 161 01 при Федеральном государственном научном учреждении «Научно-исследовательский радиофизический институт» Федерального агентства по науке и инновациям России (ФГНУ «НИРФИ») по адресу 603950, г Нижний Новгород, ул Большая Печерская, 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГНУ «НИРФИ».

Автореферат разослан « 6 » августа 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор физико-математических наук, профессор

Марков Герман Анатольевич

доктор физико-математических наук, профессор

Черкашин Юрий Николаевич

доктор технических наук

А В. Калинин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность задач исследований

Ионосфера Земли является наиболее доступной для экспериментальных исследований областью, содержащей магнитоактив-ную плазму с открытыми границами, которая подвержена воздействию со стороны солнечного ветра, магнитосферы и нейтральной атмосферы Ее неоднородная структура может служить достаточно чувствительным индикатором разнообразных естественных и искусственных возмущений, оказывающих существенное влияние на состояние окружающей нас среды, и может быть использована для их диагностики Наибольший интерес здесь представляют исследования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы, подверженной наибольшим геофизическим возмущениям, где могут развиваться сильные неоднородности электронной концентрации, оказывающие существенное влияние на условия работы КВ- и УКВ-систем радиосвязи и спутниковой радионавигации

На протяжении нескольких последних десятилетий в нашей стране и за рубежом активно развивается научное направление, связанное с исследованием нелинейных эффектов при взаимодействии мощного КВ-радиоизлучения с ионосферой Возбуждение искусственной ионосферной турбулентности, приводящей к развитию неоднородностей, обладающих широким пространственным спектром, позволило исследовать ряд физических процессов, определяющих динамику магнитоактивной плазмы, одним из которых является диффузия флуктуаций электронной концентрации

Среди задач, объединяющих исследования естественной неоднородной структуры и искусственной ионосферной турбулентности, можно выделить проблемы анизотропии пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации и диффузии неоднородностей в верхней ионосфере Параметр, характеризующий «степень вытянутости» флуктуаций в направлении магнитного поля, является определяющим при оценке значений инкрементов основных низкочастотных неустойчивостей, которые могут приводить к развитию неоднородностей электронной концентрации, в частности обобщенной градиентно-дрейфовой, токово-конвективной и других Униполярная диффузия, вызывающая релаксацию квазинейтральных флуктуаций электронной концентра-

ции в верхней ионосфере, сильно возрастает при увеличении их степени вытянутости, что приводит к резкому увеличению порогов этих неустойчивостей Поэтому для решения вопроса об эффективности различных механизмов неустойчивости в естественной ионосферной плазме принципиально важными оказываются экспериментальные данные о форме трехмерного спектра флуктуаций электронной концентрации.

При исследовании релаксации искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой в верхней ионосфере мощным коротковолновым радиоизлучением, было установлено, что диффузия сильно вытянутых вдоль магнитного поля мелкомасштабных неод-нородностей близка к амбиполярной и происходит существенно медленнее, чем следует из теории униполярной диффузии. Одна из возможностей дать объяснение существующим противоречиям между результатами теории и эксперимента связана с поиском механизмов генерации квазистатических электрических полей, имеющих индукционное происхождение и способных поддерживать флуктуации плотности плазмы

Метод радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ является достаточно доступным и информативным спооЬбом получения экспериментальных данных о неоднородной структуре верхней ионосферы С его помощью был разработан ряд эмпирических моделей, описывающих вероятность возникновения и интенсивность естественных неоднородностей в зависимости от географического положения, сезона, времени суток, геомагнитной и солнечной активности

Диссертационная работа посвящена исследованию методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ спектральных характеристик и анизотропных свойств естественных неоднородностей высокоширотной ионосферы и искусственных, возбуждаемых на средних широтах мощными нагревными КВ-стендами Полученные экспериментальные данные использованы для разработки модели трехмерного пространственного спектра В диссертации предложены новые механизмы образования неоднородной структуры верхней ионосферы, связанные с генерацией квазистатической турбулентности, источником которой служат вихревые токи, определяющие условия равновесия возмущений плотности плазмы в магнитном поле, и возбуждаемые ими индукционные электрические

поля. Полученные результаты использованы при интерпретации накопленных к настоящему времени экспериментальных данных о неоднородной структуре высокоширотной верхней ионосферы и искусственной ионосферной турбулентности

Цель работы

Экспериментальные исследования методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ спектральных характеристик естественных не-однородностей высокоширотной верхней ионосферы и искусственных неоднородностей, возбуждаемых на средних широтах мощными нагревными КВ-стендами Разработка на базе полученных экспериментальных данных модели трехмерного пространственного спектра флуктуации электронной концентрации верхней ионосферы при естественных и искусственных возмущениях

Исследование диффузии искусственных неоднородностей, включая разработку в приближении двухжидкостной магнитной гидродинамики (МГД) механизма генерации вращающихся возмущений плотности плазмы - дрейфовых МГД-волн, позволяющего дать объяснение наблюдаемым в эксперименте режиму амбипо-лярной диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей и широкополосному уширению доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ- и УКВ-рассеяния от области искусственной ионосферной турбулентности

Выяснение роли известной в литературе обобщенной градиент-но-дрейфовой и предложенной в диссертационной работе градиент-но-токовой неустойчивостей при формировании в области главного ионосферного провала электронной концентрации локальных структур, содержащих интенсивные мелкомасштабные неоднородности.

Положения, выносимые на защиту

Метод и результаты измерений внутреннего масштаба в направлении геомагнитного поля пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации на авроральных и полярных широтах

Результаты исследований на широтах главного ионосферного провала условий формирования локальных областей, содержащих интенсивные неоднородности километровых масштабов и параметров анизотропии их спектра, модель двухкомпонентного степенного спектра естественных неоднородностей авроральной верхней ионосферы

Результаты измерений методом радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ формы пространственного спектра искусственной ионосферной турбулентности в диапазоне поперечных к магнитному полю масштабов от десятков километров до нескольких десятков метров, определение характерных масштабов, на которых происходит изменение показателя степенного спектра в направлении геомагнитного поля и в ортогональной ему плоскости

Результаты исследований диффузии искусственных неоднород-ностей, позволившие экспериментально доказать, что при релаксации мелкомасштабных искусственных неоднородностей, сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля, реализуется режим амбипо-лярной диффузии

Теоретически найденное решение системы уравнений, описывающих магнитоактивную плазму, - дрейфовые МГД-волны Интерпретация на его основе амбиполярного режима диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей, эффекта ушире-ния доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ- и УКВ-рассеяния от области искусственной турбулентности

Градиентно-токовый механизм генерации неоднородностей, позволивший дать объяснение возникновению в авроральной верхней ионосфере плоскослоистых флуктуаций электронной концентрации

Научная новизна и практическое значение

При проведении исследований неоднородной структуры высокоширотной ионосферы методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ автором собран обширный экспериментальный материал, который позволил установить особенности анизотропии формы трехмерного спектра флуктуаций электронной концентрации в широком диапазоне масштабов На его основе разработана модель, учитывающая изменение анизотропии пространственного спектра флуктуаций плотности плазмы в направлении магнитного поля и в ортогональной ему плоскости Проведены экспериментальные исследования по определению формы спектра, процессов развития и релаксации искусственных неоднородностей, возбуждаемых мощным КВ-радиоизлучением.

Автором диссертации предложен новый подход к проблеме образования неоднородной структуры верхней ионосферы, основанный на учете индукционных электрических полей, возбуждае-

мых в магнитоактивной плазме квазистатическими вихревыми токами В приближении двухжидкостной МГД получено решение, описывающее вращающиеся в магнитном поле возмущения плотности плазмы, на основе которого предложена интерпретация наблюдаемого в эксперименте режима амбиполярной диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей и эффекта частотного уширения доплеровских спектров сигналов ракурсного KB- и УКВ-рассеяния от области искусственных неоднородностей Полученные в диссертационной работе экспериментальные результаты о спектральных характеристиках неоднородной структуры верхней ионосферы при естественных и искусственных возмущениях, а также разработанные теоретические модели открывают принципиально новые возможности для изучения механизмов образования неоднородной структуры верхней ионосферы

Достоверность полученных результатов обусловлена

- использованием метода радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ, зарекомендовавшего себя как достаточно эффективный и теоретически обоснованный способ получения информации об электронном содержании и флуктуациях плазмы на высоте F-слоя ионосферы,

- использованием современных средств и способов статистической обработки данных,

- сопоставлением результатов проведенных исследований с существующими и предложенными в диссертации теоретическими моделями

Публикации и апробация результатов

По теме диссертации опубликована 21 статья в журналах, входящих в список рекомендованных ВАК (Изв вузов. Радиофизика, Геомагнетизм и аэрономия, Physics Letters А), 4 статьи в широко известных зарубежных реферируемых журналах (Planetary and Space Science, Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, Radio Science), более 20 публикаций содержится в научных сборниках, трудах и тезисах всесоюзных (российских) и международных конференций, совещаний и школ, препринтах НИРФИ

Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзных и Международных совещаниях по неоднородной структуре

ионосферы (Ашхабад, 1979, Норильск, 1980; Мурманск, 1984; Калуга, 1989; Н Новгород, 1991, Lyon, Colorado, 1994), на Всесоюзных и Всероссийских конференциях по распространению радиоволн (Горький, 1981, Н Новгород, 2002), на Суздальских симпозиумах URSI по модификации ионосферы мощным радиоизлучением (Суздаль, 1991, Uppsala, 1994, Москва, 1998, 2004), на совещании рабочей группы по взаимодействию радиоволн с ионосферой (Santa Fe, 2004), на научной ассамблее COSPAR (France, Pans, 2004), на Международных летних школах по физике космической плазмы (Н.Новгород, 1993, 1995, 1997), а также на научных семинарах НИРФИ, ПГИ КНЦ РАН, ИПФ РАН

Личный вклад

Автор диссертации на протяжении научной работы в НИРФИ занимался исследованием неоднородной структуры ионосферы методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ, спектральной и корреляционной обработкой данных В основные результаты диссертации по указанной тематике вошли только те, вклад автора в которые был определяющим на всех этапах, включая постановку экспериментов, проведение измерений, обработку и анализ данных, подготовку публикаций Результаты экспериментальных исследований неоднородной структуры ионосферы, полученные другими методами (ракурсное рассеяние радиоволн, радиотомография), в том числе в соавторстве с диссертантом, используются в диссертации для построения более полной картины неоднородной структуры ионосферы и для обоснования предложенных теоретических моделей Автор являлся научным руководителем гранта Международного научного фонда R8L000 и инициативных проектов РФФИ 96-02-18500 и 03-05-64636, выполнявшихся совместно НИРФИ и ПГИ КНЦ РАН (г. Мурманск)

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения, она содержит 297 страниц текста, включая 74 рисунка и список литературы из 211 названий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во Введении дана общая характеристика работы и кратко изложено ее содержание

В первой главе содержится обзор экспериментальных данных о неоднородной структуре ионосферы и поставлены задачи Диссертационной работы

В разделе 1 1 приводятся сведения об основных морфологических характеристиках неоднородной структуры верхней ионосферы Отмечается, что одной из важных особенностей высокоширотной авроральной ионосферы является существование зон «втекающих» и «вытекающих» продольных к геомагнитному полю токов, где образуется главный ионосферный провал - область пониженной концентрации плазмы Одной из особенностей неоднородной структуры в данной области является образование локальных структур, содержащих интенсивные мелкомасштабные неоднородности электронной концентрации, вызывающие всплески флуктуации амплитуды и фазы сигналов ИСЗ - «сцинтилляционные пэтчи»

В разделе 1 2 рассмотрены экспериментальные данные о пространственных спектрах турбулентности мелкомасштабных квазистатических электрических и магнитных полей, наблюдаемых в высокоширотной верхней ионосфере и магнитосфере с помощью датчиков, установленных на космических аппаратах Измерения показывают, что флуктуационные электрические поля поляризованы ортогонально, а магнитные - преимущественно ортогонально к направлению геомагнитного поля, причем флуктуационные мелкомасштабные электрические и магнитные поля, так же, как и неоднородности плотности плазмы, имеют степенные пространственные спектры, обладающие разными значениями показателей Данные о соотношении показателей степенных спектров флуктуации электрического и магнитного полей являются принципиально важными для экспериментальной проверки механизмов, которые могут приводить к образованию неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы и магнитосферы

В разделе 1 3 приведены основные результаты исследований параметров искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ), возбуждаемой в верхней ионосфере мощным КВ-радиоизлучением,

полученные методами радиопросвечивания возмущенной области сигналами ИСЗ и ракурсного рассеяния радиоволн в КВ- и УКВ-диапазонах Измерения зависимости времени релаксации искусственных неоднородностей от их масштаба позволили определить эффективные коэффициенты поперечной к магнитному полю и продольной диффузии, значения которых оказались близки к соответствующим коэффициентам амбиполярной диффузии Последнее противоречит теории униполярной диффузии, описывающей рас-плывание потенциальных флуктуаций в магнитоактивной плазме, и свидетельствует о том, что релаксация сильно вытянутых вдоль магнитного поля мелкомасштабных неоднородностей в верхней ионосфере происходит существенно медленнее, чем следует из теории Другой экспериментальный факт, обнаруженный при исследованиях ИИТ и не нашедший объяснения в рамках существующих традиционных представлений, связан с широкополосным уширением доплеровских спектров сигналов КВ- и УКВ-рассеяния, которое свидетельствует о наличии в плоскости, ортогональной магнитному полю, мелкомасштабных хаотических движений флук-туаций плотности плазмы, имеющих радиальное направление

В разделе 1 4 дано краткое описание предложенного в диссертации подхода к проблеме генерации в магнитоактивной плазме, близкой к идеальной, непотенциальных электрических полей, источниками которых служат флуктуационные квазистатические токи, определяющие условия равновесия плазмы в магнитном поле. В рамках данного подхода было найдено решение, описывающее дрейфовые МГД-волны - вращающиеся возмущения плотности плазмы, антисимметричные по отношению к направлению магнитного поля

В разделе 1 5 рассмотрен другой тип индукционных электрических полей, которые в авроральной верхней ионосфере могут возбуждаться в присутствии крупномасштабного тока, протекающего в плоскости геомагнитного меридиана

Во второй главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований неоднородной структуры высокоширотной ионосферы, полученные методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ.

В разделе 2 1 рассмотрен метод исследований спектральных характеристик неоднородностей электронной концентрации с помощью радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ. В настоящее время при интерпретации экспериментальных данных наиболее часто используется форма трехмерного степенного спектра

ФдаМ^^ок^2 +aytcl +а1к1 \Р'2, здесь направление оси z совпадает с геомагнитным полем, х, у лежат в ортогональной плоскости, ось х - в плоскости магнитного меридиана В случае, когда коэффициенты анизотропии ах, <ху,

az не зависят от волнового числа, измеряемые методом радиопросвечивания одномерные спектры флуктуаций фазы и амплитуды FgA ос Ку П имеют показатель п = р -1, отличающийся от показателя р на единицу Если спектр Ф^ (;?) содержит характерные масштабы, при которых значения показателя степени в различных направлениях становятся разными, то измеряемые значения п будут зависеть от направления радиопросвечивания Наиболее простой данная зависимость оказывается для гауссовой формы спектра в направлении магнитного поля

В этом случае форма измеряемого спектра мерцаний зависит от угла радиолуча с магнитным полем в и от угла между проекциями на плоскость фазового экрана, ортогональную радиолучу, направлений скорости движения ИСЗ и магнитного поля В частности, при углах sm# > 2, \кх1щ\) показатель степенного спектра флуктуаций амплитуды и фазы сигнала увеличивается на единицу п = р

В разделе 2 2 приведены результаты измерений внутреннего, продольного к геомагнитному полю, масштаба пространственного спектра неоднородностей в полярных (арх. Шпицберген, 78,7°с ш , 18,2°вд) и авроральных (п Верхнетуломский, Мурманская область, 68,8°с ш 32,4°в д ) широтах, полученные при радиопросвечивании ионосферы сигналами ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц. На основе сопоставления экспериментальных данных и численного моделирования зависимости формы спектров амплитудных мерцаний от направления радиопросвечивания показано, что для неодно-

родностей с поперечными масштабами lj_ <(o,7-l) км значение внутреннего масштаба в направлении магнитного поля составляет (Зт5)</оц <15 км в области полярных широт и (о,7—l) < /оц <3 км

на авроральных широтах

В разделе 2 3 по данным радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ, полученным на арх Шпицберген, исследуются особенности пространственного распределения «сцинтилляционных пэтчей», регистрировавшихся при различных углах радиолуча с магнитным полем. Математическое моделирование зависимости индекса мерцаний от широты показало, что крупномасштабные области, содержащие интенсивные мелкомасштабные неоднородности с масштабами Zj_ < 1 км, должны иметь характерные размеры в восточно-западном направлении (у) и вдоль геомагнитного поля (г ), существенно превышающие их северо-южный размер ( х ) Отношение внешних масштабов Lqz ¿Qy Lqx для таких областей составляло (50 20 • 1), (20 20 1), (20 10 • 1), (10 5 • 1) Поскольку наблюдавшиеся значения северо-южного размера таких структур составляли Lqx <(20-100)км, то их протяженность в направлении геомагнитный восток - запад должна превышать ¿0х>(Ю0-300) км

В разделе 2.4 приведены результаты измерений с помощью пространственно разнесенного приема сигналов ИСЗ параметров дифракционной картины, создаваемой на поверхности Земли флук-туациями амплитуды сигналов орбитальных ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц. Эксперимент проводился на базе экспедиции ПГИ КНЦ РАН в п Верхнетуломский при участии А А Боголюбова, В И Ко-солапенко, В А. Кряжева, В.А Черемного. Полученные данные показали, что скорость движения дифракционной картины, измеряемая по значениям времен относительных сдвигов кросскорреляци-онных функций в пространственно разнесенных точках, в значительной степени определяется направлением распространения радиоволны по отношению к геомагнитному полю, при этом вектор скорости движения фазового фронта ортогонален к проекции геомагнитного поля на плоскость фазового экрана

В разделе 2 5 приведены результаты измерений высотного распределения мелкомасштабных неоднородностей, полученные ме-

тодом кросспектрального анализа пространственно разнесенного приема амплитуд сигналов орбитальных ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц Было показано, что генерация неоднородностей с масштабами < 1 км в авроральной ионосфере первоначально происходила в локальных структурах, сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля и восточно-западного направления, которые при дальнейшем развитии образовывали области, занимавшие протяженный интервал по широте Характерное время формирования и разрушения таких структур в условиях слабой геомагнитной активности составляло порядка и более одного часа Наиболее узкие по широте зоны мерцаний наблюдались на этапе их развития в направлении, близком к восточно-западному, что указывает на возможность существования в авроральной ионосфере механизмов генерации плоскослоистых мелкомасштабных неоднородностей, приводящих к наиболее эффективному расслоению плазмы в северо-южном направлении

В разделе 2 6 исследуются процессы формирования локальных «сцинтилляционных пэтчей» на авроральных широтах в области главного ионосферного провала Для измерений использовались данные об амплитудных мерцаниях сигналов ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц и разностной фазы сигналов, дававшие информацию о зависимости от широты полного электронного содержания - концентрации плазмы, проинтегрированной в направлении радиолуча ИСЗ Измерения показали, что при переходе от дневного к вечернему времени суток северная граница провала смещалась в направлении с севера на юг с характерной скоростью < (30 ~ 1ОО) м/с Движение плазмы в этом направлении сопровождалось увеличением северного градиента полного электронного содержания, максимальное значение которого наблюдалось приблизительно в интервале (22-23) часов местного времени Разрушение градиента концентрации сопровождалось усилением мелкомасштабных неоднородностей

В разделе 2 7 анализируются данные радиопросвечивания высокоширотной ионосферы сигналами орбитальных ИСЗ на когерентных частотах 150 и 400 МГц (п Верхнетуломский), полученные в период работы станции некогерентного рассеяния EISCAT (69,6°с ш, 19,2° в д) по программе CP-3-F в режиме сканирования диаграммы направленности в плоскости магнитного меридиана

Результаты измерений позволили провести сопоставление высотно-широтных профилей электронного содержания, полученных методами радиопросвечивания и некогерентного рассеяния, также были проанализированы данные о соответствующих профилях температур электронной и ионной компонент, скоростях дрейфа плазмы на высотах F-слоя Было показано, что в дневных магнитоспокойных условиях при отсутствии резких широтных градиентов полного электронного содержания и при западном направлении дрейфа плазмы мелкомасштабные неоднородности преимущественно возникали в области минимума концентрации и максимума электронной температуры В вечернее время при том же направлении дрейфа образование наиболее интенсивных неоднородностей преимущественно происходило на северном градиенте полного электронного содержания При смене направления дрейфа с западного на восточное вблизи местной полуночи образование наиболее интенсивных неоднородностей происходило в области южного градиента электронной концентрации Обнаруженная особенность в развитии мелкомасштабных неоднородностей свидетельствует о наличии механизма их генерации, связанного со взаимными направлениями скорости дрейфа и крупномасштабного градиента плазмы.

В разделе 2 8 анализируются спектры флуктуации амплитуды на частотах 150, 400 МГц и разностной фазы для регистрации, полученных в эксперименте, описанном в разделе 2 7. Было показано, что в области максимума интенсивности мерцаний, наблюдавшегося в центре локального «сцинтилляционного пэтча», имело место увеличение показателей степенных спектров как фазовых, так и амплитудных флуктуаций сигналов до значений « = (4-4,5), в то время как на его краях показатели уменьшались до значений и = (2,5~з) Наибольшее увеличение интенсивности мерцаний имело место для флуктуаций разностной фазы и убывало для флуктуаций амплитуды с увеличением частоты сигналов от 150 до 400 МГц Последнее свидетельствовало о том, что анизотропия неоднородностей в восточно-западном направлении уменьшается при уменьшении их поперечного к геомагнитному полю масштаба Оценки показали, что характерный масштаб изотропизации спектра флуктуаций электронной концентрации в плоскости, ортогональной магнитному полю, составляет /mj_ <(300-500) м

Предложена модель двухкомпонентного спектра, согласно которой неоднородности с масштабами < 1т± являются аксиально симметричными и имеют степенной спектр вида Ф^У х с показателем р±={2,5-3) В области масштабов

> [1т1 , /0ц) форма спектра становится трехмерной степенной

Коэффициент, характеризующий анизотропию степенного спектра в направлении север - юг, описывается зависимостью

согласно которой в данном направлении имеет место увеличение показателя степени рх={т + 1)р± Увеличение показателя степенного спектра в области малых кх при т я 1 приводит к быстрому насыщению спектральной плотности в этом направлении, что позволяет дать объяснение малым северо-южным размерам локальных структур

В третьей главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ), возбуждаемой на средних широтах мощным КВ-радиоизлучением Измерения проводились на базе нагревных стендов НИРФИ п Зименки (56,15° сш, 44,3°вд) и п Василь-сурск - стенд «Сура» (56,1°с ш , 43,1°в д ), часть данных была получена на стенде «Гиссар» (38,5°с ш, 68,6°в д), находившемся вблизи г Душанбе

В разделе 3 1 приведены результаты измерений высотного распределения искусственных неоднородностей, полученные путем пространственно разнесенного приема сигналов низко орбитальных ИСЗ на частоте 136 МГц, и формы спектра ИИТ на разных высотах, выполненные при радиопросвечивании возмущенной области сигналом геостационарного ИСЗ АТ8-6 на частоте 40 МГц Полученные данные позволили сделать вывод о переносе искусственных возмущений от уровня отражения мощной радиоволны до высот, существенно превышающих максимум Р-слоя. Эффективная скорость переноса по высоте неоднородностей километровых масштабов либо их источника составила V- = (200-400) м/с Измерения

формы спектра искусственных неоднородностей на разных высотах показали, что вблизи уровня отражения волны накачки на масштабах 1ту = (300-700)м образуется широкополосный максимум, в

области которого наблюдается степенной закон убывания спектральной плотности FgA ос к у" с показателем степени п - (l,3 -1,8) В диапазоне масштабов 1у ~> 1ту, так же, как и для интервала высот,

превышавшего высоту отражения мощной КВ-радиоволны, спектр мерцаний был монотонным степенным с показателем я = (з-4), значение которого было близко к показателю, наблюдавшемуся при радиопросвечивании естественных ионосферных неоднородностей При измерениях формы спектра в направлении север - юг, выполненных при радиопросвечивании ИИТ сигналами орбитальных ИСЗ на частоте 150 МГц, также был обнаружен аналогичный максимум на масштабах lmx = (о,7 -1) км Полученные данные позволили сделать вывод об изотропии формы спектра в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, в диапазоне масштабов W <(500-700) м

В данном разделе приведены результаты первого эксперимента, позволившего дать оценку внутреннему масштабу спектра ИИТ в направлении геомагнитного поля Для этого были использованы данные, полученные при радиопросвечивании ИИТ, создаваемой при работе стенда «Зименки», сигналом орбитального ИСЗ на частоте 150 МГц, принимавшимся в том же пункте Для пролета ИСЗ, имевшего минимальный угол радиолуча с магнитным- полем

<9тш < 1,7°, было получено значение /дц < (з - 4) км

В разделе 3.2 приводятся результаты радиопросвечивания ИИТ сигналами орбитальных ИСЗ на когерентных частотах J 50 и 400 МГц. Нагрев ионосферы осуществлялся при помощи стенда «Сура» с использованием трех радиопередатчиков, работавших в режимах когерентного и некогерентного сложения мощностей Прием сигналов проводился в п. Зименки, расположенном в 100 км к западу от нагревного стенда Было показано, что в условиях освещенной Солнцем ионосферы флуктуации фазы и амплитуды сигналов оказываются существенно слабее, чем в ночное время. Спектральная обработка флуктуаций фазы показала различие в форме

спектра ИИТ на северном и южном краях возмущенной области Значения показателей степени спектров флуктуаций фазы для крупных масштабов lx > (l - 2) км для северного участка составили я = (4-4,5), для южного и = (2,5-3) Для масштабов 1Х < 1тх спектры имели примерно одинаковые значения показателей п = (1,6-1,7), масштаб, на котором происходило уменьшение показателя, составил 1тх = (о,7 -1) км

В разделе 3 3 приводятся результаты эксперимента по радиотомографии области ИИТ, создаваемой стендом «Сура», проводившегося в августе 2002 г совместно НИРФИ и ПГИ КНЦ РАН Прием сигналов ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц осуществлялся в трех пунктах, один из которых находился непосредственно вблизи стенда «Сура», второй - в п Арья (57,5°с ш., 46,0°в.д) в 150 км к северу от него, третий - в п Сеченово (55,2°с ш., 45,9°в д ) на расстоянии 100 км к югу от стенда. При работе стенда «Сура» использовались режимы как с вертикальным, так и наклонным положениями диаграммы направленности стенда, при которых главный лепесток изменял направление в плоскости магнитного меридиана в пределах (8-12)° от вертикали на юг, в этом случае распространение на-гревной радиоволны на южном краю возмущенной области происходило в направлении, близком к геомагнитному полю В течение эксперимента был получен массив данных из более двадцати пролетов ИСЗ, в которых радиопросвечивание возмущенной области осуществлялось в пределах угловых размеров диаграммы направленности стенда Результаты реконструкции крупномасштабных возмущений концентрации, полученные Е Д Терещенко и Б 3 Ху-дуконом. показали, что наиболее сильные изменения наблюдались

в ночных условиях и составляли A/Vgmax = (-0,7-0,б)-1015 1/м5 при

среднем значении Ne =(4-5) 1011 1/м3 Размер возмущенной области в направлении магнитного поля в ночных условиях в ряде случаев был более 400 км при средней высоте порядка г = (300 - 350) км. Характерный размер области ИИТ в направлении север - юг составлял Lx = (200-400) км, те превосходил горизонтальный размер главного лепестка диаграммы направленности стенда «Сура» В ряде случаев наблюдались локальные области, содержащие интенсивные мелкомасштабные неоднородности, их

характерные размеры в направлении север - юг составляли (10-20) км Следует отметить, что подобные структуры наблюдались также при радиопросвечивании естественных неоднородностей на авро-ральных широтах При радиопросвечивании ВО под малыми углами радиолуча с магнитным полем в <(3-4)° наблюдалось уменьшение показателя степенных спектров амплитудных и фазовых флуктуаций Значение внутреннего масштаба ИИТ в направлении магнитного поля в ночных магнитоспокойных условиях составило /0ц <(0,7-l) км Было показано, что для волновых чисел к2 > 270ц

форма спектра флуктуаций электронной концентрации в направлении магнитного поля может быть описана степенной формой с показателем/^ (б -9), существенно превышающим показатель

Р±=(1,5-2)

В разделе 3 4 приводятся результаты измерений времени диффузии искусственных неоднородностей для масштабов (2-3) м</±<(3-4) км, полученные методами ракурсного рассеяния в KB (10-20) МГц и УКВ (50-80) МГц диапазонах радиоволн и при радиопросвечивании ИИТ сигналом геостационарного ИСЗ ATS-6 на частоте 40 МГц. Измерения проводились совместно НИРФИ и сотрудниками КГУ им В И. Ленина А М Насыровым, А В Коровиным, Е В Проскуриным и И Н Ягновым Зависимость времени релаксации от масштаба имела вид т ос , показатель а для масштабов < принимал значение а = (1,5 -2), причем масштаб (]_ зависел от времени суток В дневное время он составлял (l =(Ю-25) м, при этом время релаксации неоднородностей с масштабом порядка /* было r* = (l0-20)c В вечернее время суток он уменьшался до значений = (б-10) м, а ночью в отдельные периоды наблюдений составлял < 3 м По значениям т в диапазоне масштабов < был определен эффективный коэффициент /2

диффузии, D l = —-i- =(l-2)l0 1 м2/с, значение которого совпало 4яг г

с коэффициентом амбиполярной поперечной диффузии плазмы

= , здесь Те и Т1 - температуры электронов и ионов,

тесо2Вг

те, Уе и о)Ве = еВо;те с - масса, частота соударений и гирочастота

электронов соответственно Для масштабов 1Х > показатель уменьшался до а = (о,5—1) На основе данных о величине внутреннего масштаба ИИТ в направлении магнитного поля /дц =(3-4) км

/2

был определен коэффициент диффузии £>у = -^-=(2-5) 105 м2/с,

который оказался близким к коэффициенту амбиполярной про-

(Т + Т )

дольной диффузии плазмы £>ц = —~ , здесь - частота соударений ионов с нейтральными частицами, т1 - масса иона Полученные данные позволили сделать вывод о том, что при релаксации мелкомасштабных искусственных неоднородностей имеет место режим амбиполярной диффузии Он является существенно более медленным, чем униполярная диффузия флуктуаций концентрации магнитоактивной плазмы и может быть реализован только при условии запирания вихревых токов «короткого замыкания»

В разделе 3 5 анализируются данные эксперимента по просвечиванию области ИИТ радиоизлучением дискретного источника «Кассиопея-А» на частоте 25 МГц, сопровождавшегося измерениями доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ-рассеяния на частотах (15-20) МГц Измерения проводились совместно НИРФИ и РИ АН Украины с использованием радиотелескопа ФАР УТР-2 расположенного в п. Граково Харьковской обл. (49,7°с ш., 36,8°в д) Доплеровские спектральные измерения выполнялись Ю.М Ямпольским, А В Колосковым, В С Белеем Было установлено наличие широкополосного спектрального уширения, возникавшего спустя несколько секунд после появления рассеянного сигнала от области ИИТ Его величина составляла Л V = (1 — 2) Гц в диапазоне частот (15-25) МГц и возрастала пропорционально частоте В условиях стационарного нагрева величина уширения не зависела от среднего сдвига частоты, времени суток и сезона года Время релаксации широкополосной компоненты по порядку величины

совпадало с характерным временем релаксации рассеянного сигнала Измерения, выполненные с использованием антенны ФАР УТР-2, имевшей ширину главного лепестка в горизонтальном (восточно-западном) направлении порядка одного градуса, показали, что величина уширения не зависит от углового размера возмущенной области Последнее дало основание предположить о наличии в возмущенной области хаотических мелкомасштабных движений флуктуаций плазмы, имеющих радиальное по отношению к вектору рассеяния направление

В этом же разделе приведены результаты аналогичного эксперимента с использованием сигнала квазигеостационарного ИСЗ на частоте 243 МГц, принимавшегося на территории обсерватории КГУ (55,8°с ш., 48,3°в д ) Для работы использовались интервалы московского времени (22-01) ч, когда радиолуч ИСЗ пересекал возмущенную область Данные о скорости дрейфа неоднородностей, полученные методом ракурсного КВ-рассеяния с помощью биста-тического радара на базе ФАР УТР-2, использовались для перевода частотных спектров флуктуаций амплитуды сигнала ИСЗ в пространственные Было показано, что интервал масштабов, на которых наблюдались спектры амплитудных флуктуаций с показателями степени « = (1,5-2) составлял = (30-400) м Относительные флуктуации электронной концентрации в области масштабов (1 =(20-40)м, отвечавших максимуму интенсивности в спектре

ИИТ, составляли 8Ые ~ Ю-2 Для меньших масштабов показатель степени резко увеличивался и принимал значения п > (з - 4)

При измерении времени диффузии искусственных неоднородностей по данным мерцаний амплитуды сигнала ИСЗ была использовала методика разделения флуктуаций на составляющие, отвечавшие разным масштабам пространственного спектра ИИТ, что позволило в значительной степени конкретизировать характер зависимости времени релаксации от масштаба неоднородностей в диапазоне =(20-100)м. Было показано,-что зависимость близкая к квадратичной, в ряде случаев наблюдалась вплоть до ® 100 м, причем в диапазоне > время релаксации практически не зависело от По значению коэффициента продольной диффузии Щ =(2-5) 105 м2/с, взятому из ранее проведенных экспе-

риментов, был определен внутренний масштаб ИИТ в направлении магнитного поля, составивший /дц = ^'4С^т =(9-15) км.

В четвертой главе диссертации дан краткий обзор известных ранее решений системы квазигидродинамических уравнений, описывающих диффузию неоднородностей в магнитоактивной плазме низкого давления, изложен новый подход к задаче, в котором в дрейфовом приближении учитывается влияние квазистатического электрического поля, генерируемого диамагнитным током, протекающим в возмущении плотности плазмы.

В разделе 4 1 приведена система двухжидкостных квазигидродинамических уравнений для магнитоактивной плазмы низкого давления.

В разделе 4 2 приводится известное решение, описывающее униполярную диффузию квазинейтральных возмущений электронной концентрации в магнитоактивной плазме, основной особенностью которого является наличие токов «короткого замыкания», протекающих в плоскостях, проходящих через направления внешнего магнитного поля Во и локального градиента концентрации плазмы В диапазоне волновых чисел уе!С0Ве «кг/к± « токи короткого замыкания оказывают

принципиальное влияние на релаксацию возмущений плазмы, приводя к резкому увеличению диффузионного декремента

Б разделе 4 3 рассмотрен режим амбиполярной диффузии Необходимыми условиями его реализации при наличии потенциального поляризационного электрического поля являются сильные возмущения концентрации либо специальные граничные условия, запрещающие токи короткого замыкания

В разделе 4 4 приведено решение, описывающее диффузию непотенциальных флуктуаций плазмы, в котором учитываются флуктуации магнитного поля, вызванные токами короткого замыкания Показано, что учет последних в области малых масштабов неоднородностей не влияет на режим униполярной диффузии

В разделе 4 5 рассмотрены дрейфовые квазигидродинамические волны, возникающие в пространственно неоднородной магнитоактивной плазме Развитие дрейфово-диссипативной неустойчивости в лабораторной плазме вызывает аномальную диффузию, в верхней ионосфере её действие ограничено высоким значением порога

Результаты проведенного анализа показали, что ни одно из известных ранее решений, описывающих диффузию магнитоактив-ной плазмы, не может дать объяснение наблюдаемому в экспериментах амбиполярному режиму диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей

В разделе 4 6 рассмотрен предложенный в диссертации механизм генерации мелкомасштабных индукционных электрических полей В приближении двухжидкостной МГД получено выражение для квазистатического электрического поля, возникающего при дифференциальном вращении возмущения плотности плазмы в регулярном магнитном поле. Данное поле может быть определено как отношение силы Ампера, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, к величине элементарного заряда

Е'=Ре=ск[7°ХВ°]>

С* иС/ У л

здесь 7л - плотность диамагнитного тока, определяющего равновесие возмущения плотности плазмы в магнитном поле, при котором градиент поперечного газокинетического давления компенсируется плотностью силы Ампера

с

В разделе 4 7 для возмущений вида плоских волн получено решение, описывающее гидродинамические и квазистатические электромагнитные поля, возникающие при наличии рассмотренного в разделе 4 6 индукционного электрического поля Исследованы поляризационные свойства, определяющие соотношения их амплитуд, направления в пространстве и фазовые сдвиги Показано, что возмущения плотности плазмы, отвечающие данному решению, являются антисимметричными к направлению магнитного поля /§о Получено дисперсионное уравнение для дрейфовой МГД-волны, имеющее вид волны де Бройля для частицы в свободном пространстве

2еВ$ х

В разделе 4 8 получено уравнение, описывающее эволюцию волнового пакета дрейфовых МГД-волн, которое при наличии мел-

комасштабных неоднородностей плазмы и условии малости относительных флуктуаций электронной концентрации ЗЫе «1 имеет вид известного кубического уравнения Шредингера и описывает вращающиеся с частотой порядка дрейфовой волновые структуры Направление вектора вращения а = ш V возмущений плотности

плазмы совпадает с направлением ларморовского вращения в магнитном поле положительно заряженного иона Рассмотрена неустойчивость дрейфовых МГД-волн, возникающая при наличии мелкомасштабных неоднородностей с заданным пространственным спектром Данная неустойчивость может возникать при генерации ИИТ мощным КВ-радиоизлучением и приводить к развитию гиро-тропной (вращательно-неинвариантной) турбулентности плазмы в верхней ионосфере.

В разделе 4 9 показано, что мелкомасштабные индукционные электрические поля, генерируемые во вращающихся возмущениях плотности плазмы, вызывают запирание токов короткого замыкания, что приводит к наблюдаемому в экспериментах по релаксации ИИТ амбиполярному режиму диффузии Наличие групповой скорости дрейфовых МГД-волн, имеющей радиальное направление, позволяет дать объяснение уширению доплеровских спектров сигналов ракурсного рассеяния Характерная частота уширения на частотах (10-20) МГц составляет Д V = (0,5-1) Гц

В пятой главе рассматриваются обобщенная градиентно-дрейфовая и токово-конвективная неустойчивости неоднородной магнитоактивной плазмы Применительно к области главного ионосферного провала предложен новый механизм генерации неоднородностей - градиентно-токовая неустойчивость, возникающая при наличии крупномасштабного неоднородного тока, заданного сторонним источником

В разделе 5 1 рассматривается система электрических полей и токов в области главного ионосферного провала электронной концентрации Отмечается, что в верхней авроральной ионосфере в зоне существования крупномасштабных продольных к геомагнитному полю токов должен протекать регулярный поперечный ток ^х(х,г), плотность которого неоднородна вдоль магнитного поля Вд2 и направления внешнего электрического поля Е(,х

В разделе 5.2 применительно к области главного ионосферного провала рассмотрены градиентно-дрейфововая и токово-конвективная неустойчивости, возникающие в неоднородной плазме при наличии крупномасштабного электрического поля, имеющего компоненты Е$х и Показано, что основной причиной, осложняющей их развитие, является требование сильной вытяну-тости возмущений вдоль магнитного поля, составляющей

/ц 7_1_ > чЦ/ом =(1-3) Ю3, где «Гц и <у±- продольная и поперечная

(педерсеновская) проводимости плазмы соответственно Данный эффект является следствием «закорачивания» флуктуационных потенциальных электрических полей токами «короткого замыкания»

В разделе 5 3 показано, что система токов, протекающих в области главного ионосферного провала, вызывает генерацию неоднородного вихревого электрического поля Е$у{х,г), осуществляющего перенос плазмы в направлении крупномасштабного градиента электронной концентрации

В разделе 5 4 предложен новый механизм генерации неодно-родностей - градиентно-токовая неустойчивость, которая в области главного ионосферного провала может приводить к генерации плоскослоистых неоднородностей, вытянутых в плоскости, проходящей через направление магнитного поля и ортогональной направлению регулярного градиента концентрации

В разделе 5 5 рассмотрена градиентно-токовая неустойчивость сильно ионизованной плазмы Получены выражения для инкремента и «шира» дрейфовой скорости, на основе которых показано, что развитие данной неустойчивости должно приводить к нарушению симметрии возмущений в плоскости протекания вихревого крупномасштабного тока.

В разделе 5.6 приведено сопоставление инкрементов градиент-но-дрейфовой, токово-конвективной и градиентно-токовой неус-гойчивостей. Показано, что градиентно-токовая неустойчивость является наиболее предпочтительным механизмом образования неоднородной структуры верхней высокоширотной ионосферы в области главного ионосферного провала

В Заключении сформулированы основные результаты диссертации

Основные результаты

1 Определен внутренний масштаб пространственного спектра неоднородностей плазмы верхней высокоширотной ионосферы, определяющий диссипацию флуктуаций электронной концентрации в направлении геомагнитного поля. Его значение при слабой геомагнитной активности в области полярных широт (~79°с ш) составляет (з-5)</оц <15 км, на авроральных широтах (~69°с ш) -

(о,7-1)</оц <3 км

2 Показано, что в верхней ионосфере на широтах главного ионосферного провала при переходе от вечернего к ночному времени суток образование локальных структур, содержащих мелкомасштабные (/^ < 1 км) неоднородности электронной концентрации, ответственные за повышенный уровень флуктуаций сигналов ИСЗ («сцинтилляционные пэтчи»), происходит преимущественно в области резкого крупномасштабного градиента концентрации плазмы, направленного на север, и сопровождается его движением на юг со скоростью Ух < (30 -100) м/с Размеры таких структур в севе-ро-южном направлении первоначально составляют от нескольких единиц до десятков километров, при этом они сильно вытянуты вдоль геомагнитного поля и в направлении, ортогональном регулярному градиенту концентрации плазмы. При дальнейшей эволюции в течение времени порядка и более одного часа широтный размер области, занимаемой мелкомасштабными неоднородностями, увеличивается до нескольких сотен километров

3 Предложена модель двухкомпонентного степенного пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации, ответственных за наблюдаемые на авроральных широтах «сцинтилляционные пэтчи», согласно которой мелкомасштабные неоднородности 1Х < 1хт = (300 - 500) м изотропны в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, и сильно вытянуты вдоль его направления Показатель пространственного степенного спектра

Ф^ сс в плоскости, ортогональной магнитному полю, со-

ставляет р\_ = (2,5-3), в направлении магнитного поля он существенно больше рц > рх_ Для масштабов !х > 1хт показатель степени спектра в направлении минимального размера структуры (север -

юг) увеличивается до значений рх = (4-4,5), что приводит к увеличению степени вытянутости неоднородностей в восточно-западном направлении с ростом их масштаба. Характерные внешние масштабы спектра в таких структурах составляют в направлении север - юг Ьх <(20-50) км, в восточно-западном направлении и вдоль геомагнитного поля Ьу ~ > (ЮО-ЗОО)км

4 Показано, что пространственный спектр искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой мощным КВ-радиоизлучением на средних широтах вблизи уровня отражения мощной волны накачки обыкновенной поляризации, в диапазоне масштабов (20-30)</га^ < (500-700) м имеет степенной вид

Фдах^ с показателем р^ = (1,5-2), внутренний масштаб в направлении геомагнитного поля составляет /о|| <(3-4)км Неоднородности, возбуждаемые в диапазоне масштабов > 1тХ_, имеют степенной спектр с показателем р = {4-4,5), близким к показателю степенного спектра естественных неоднородностей, и могут занимать область высот, значительно превышающую высоту максимума Р-слоя

5 Получена зависимость времени релаксации искусственных неоднородностей, возбуждаемых мощным КВ-радиоизлучением, от

масштаба г ос , в которой показатель степени составляет

а = (1,5 - 2) при 1±<1± и а < 0,5 при > Значение характерного масштаба, на котором изменяется показатель а , в дневных условиях составляет /^=(10- 25) м, в вечернее и ночное время он

уменьшается до значений ¿х = (б-10) м При измерении времени релаксации искусственных неоднородностей в вечернее время суток в северной части возмущенной области данный масштаб составлял 1*х_ «100 м, при этом значение показателя степени а в области /_!_ > /х было близко к нулю Определены коэффициенты эффективной поперечной и продольной диффузии, значения которых близки к коэффициентам амбиполярной поперечной (электронной) и продольной (ионной) диффузии

6 В приближении двухжидкостной магнитной гидродинамики получено новое решение - дрейфовая МГД-волна, которая удовлетворяет комплексному параболическому уравнению, имеющему вид однородного уравнения Шредингера, и описывает вращающиеся со скоростью порядка дрейфовой возмущения плотности плазмы, антисимметричные по отношению к направлению внешнего магнитного поля На основе данного решения предложена интерпретация режима амбиполярной диффузии мелкомасштабных не-однородностей и эффекта частотного уширения доплеровских спектров сигналов ракурсного рассеяния КВ- и УКВ-радиоволн, наблюдавшихся в экспериментах по созданию искусственной ионосферной турбулентности

7 Предложен новый механизм генерации неоднородностей высокоширотной ионосферы - градиентно-токовая неустойчивость, возникающая при наличии квазистатического крупномасштабного тока, протекающего в плоскости, проходящей через направления регулярного магнитного поля и крупномасштабного градиента концентрации Показано, что в области главного ионосферного провала данная неустойчивость может приводить к образованию плоскослоистых неоднородностей, вытянутых в плоскости, ортогональной направлению крупномасштабного градиента плазмы, наблюдаемых в экспериментах по радиопросвечиванию ионосферы сигналами ИСЗ

Совокупность полученных в диссертационной работе результатов об особенностях спектров ионосферных неоднородностей при естественных и искусственных возмущениях, а также разработанные теоретические модели, описывающие генерацию электрических полей в ионосфере, можно квалифицировать как крупное достижение в решении проблемы формирования неоднородной структуры верхней ионосферы километровых и субкилометровых масштабов

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Митякова Э Е , Мясников E.H., Рахлин А В Предварительные результаты измерений высотного распределения неоднородностей ионосферы, возбуждаемых мощным коротковолновым ра-

диоизлучением // Изв вузов. Радиофизика - 1976. - Т 20, № 6 -С 939-940.

2 Ерухимов JT.M, Митякова Э Е., Мясников Е Н., Поляков С.В , Рахлин А В , Синельников В M О спектре искусственных не-однородностей на разных высотах // Изв вузов Радиофизика -1976.-Т. 20, №12-С 1814-1820

3 Ерухимов JI M , Ковалев В.И Лернер А.М Мясников Е.Н., Поддельский И H , Рахлин А В О спектре крупномасштабных искусственных неоднородностей в F-слое ионосферы // Изв вузов Радиофизика - 1978. - Т 22, № 10. - С 1278-1281

4 Ерухимов Л M , Фролов В Л, Мясников Е H Релаксация искусственной ионосферной турбулентности // Всес совещ по неоднородной структуре ионосферы, тез докл - Ашхабад, 1979 -С. 29-32.

5 Ерухимов Л M , Метелев С А , Мясников Е H , Рахлин А В , Урядов В П., Фролов В Л Экспериментальные исследования искусственной ионосферной турбулентности В сб : Тепловые нелинейные явления в плазме - Горький ИПФ АН СССР, 1979 - С 7-45

6 Ерухимов Л M , Мясников Е H , Максименко О И О неоднородной структуре верхней ионосферы // Ионосферные исследования -№30 - M Сов. радио -1980 - С 27-48

7 Ерухимов Л M, Мясников Е Н. Неоднородности и механизмы их генерации в полярной ионосфере // II Всес совещание по полярной ионосфере и ионосферно-магнитосферным связям, Норильск, 1980,тез докл -Иркутск, 1980 - С.24-26

8 Erukhimov L M, Kosolapenko VI, Lerner A M, Myasnikov E N The spectral form of small-scale plasma turbulence in the auroral ionosphère//Planet. Space Sci -1981 -V 29, n. 9 -P 931-933

9 Ерухимов Л M , Косолапенко В И , Лернер A M, Мясников E H О форме спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы в направлении геомагнитного поля // Изв вузов Радиофизика. — 1981 -Т 24, №5 -С 524-528

10 Ерухимов Л M, Коровин А В , Митяков H А, Мясников E H , Насыров A M , Проскурин Е В , Старикова Е В , Фролов В Л , Ягнов H H. О диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей верхней ионосферы // Изв вузов. Радиофизика - 1982 -Т 25,№11 -С 1360-1362.

11 Ерухимов JI M , Каган JI M , Мясников Е H О нагревном механизме происхождения неоднородностей верхней ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия -1982.-Т 22, №5 -С 721-724

12 Ерухимов JI M , Мясников Е Н., Фролов В Л Исследование диффузии слабых возмущений ионосферной плазмы с помощью искусственной ионосферной турбулентности // Эффекты искусственного воздействия на ионосферу Земли мощным радиоизлучением, Суздаль, 1983, тез докл - М, 1983 -С 54-55

13 Боголюбов А А , Ерухимов Л M, Мясников Е H , Оглоб-лина О Ф, Чекалев С П., Черемный В.А Измерения параметров дифракционной картины при просвечивании авроральной ионосферы сигналами ИСЗ // Геомагнетизм и аэрономия - 1984. - Т 24, №1 -С 147-149

14 Боголюбов А А , Ерухимов Л M, Кряжев В.А , Мясников Е H Об измерениях анизотропии неоднородностей авроральной ионосферы с помощью сигналов ИСЗ // Изв вузов. Радиофизика - 1984 -Т 27, №12 - С 1497-1504.

15. Выборное Ф И , Ерухимов Л.M , Косолапенко В И , Комра-ков Г П., Кряжев В А , Мясников Е H Измерение спектра флук-туаций амплитуды и фазы сигналов ИСЗ при воздействии мощного радиоизлучения на ионосферу // Изв. вузов Радиофизика - 1986 -Т. 29, №4.-С. 491-494.

16 Косолапенко В И , Мясников Е H Результаты исследований неоднородной структуры полярной ионосферы по данным измерений сигналов ИСЗ на арх Шпицберген // Исследования, высокоширотной ионосферы, Апатиты - 1986. - С 68-72

17 Ерухимов Л M , Метелев С А , Мясников Е H, Митяков H А , Фролов В Л Искусственная ионосферная турбулентность // Изв вузов Радиофизика -1987.-Т 30, №2 - С 208-225.

18. Ерухимов Л M , Косолапенко В И., Муравьева H В , Мясников Е.Н , Черемный В А О форме спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы II Геомагнетизм и аэрономия - 1990. -Т. 30, № 6 - С 948-952

19 Ерухимов Л M , Ковалев В Я , Мясников Е H , Рахлин А В , Рубцов Л.Н. О форме спектра искусственных неоднородностей крупных масштабов, возбуждаемых при помощи нагревного стенда «Гис-сар» // Геомагнетизм и аэрономия - 1988 - Т 28, № 5 - С 864-866

20 Беленов А Ф , Ерухимов J1 М , Митяков Н А , Мясников Е Н , Фролов В JI Проблемы турбулентности верхней ионосферы и искусственная ионосферная турбулентность В сб Неустойчивости и волновые явления в системе ионосфера - термосфера - Горький ИПФ АН СССР, 1989 - С 107-132

21 Erukhimov L М , Vybornov F I., Muravieva N V , Myasmkov Е N Spectral form of artificial ionospheric irregularities m the geomagnetic field direction // Proceedings of the III Suzdal symposium of modification of the ionosphere by powerful radio waves - Moskow, 1991 -P 87-88

22 Авдеев В Б , Белей В С , Беленов А Ф , Галушко В Г , Ерухимов JI М , Мясников Е Н , Пономаренко П В , Сергеев Е Н , Си-ницын В Г , Ямпольский Ю М , Ярыгин А П Обзор результатов рассеяния коротких волн искусственной ионосферной турбулентностью, полученных с помощью фазированной решетки УТР-2 // Изв. вузов Радиофизика -1994 -Т 37, №4 - С 479-492

23 Belenov A F , Erukhimov L М , Myasmkov Е N , Yampol-ski Yu.M , Ponomarenko P V The electric field fluctuations and Dop-pler spectral features of the HF-scattenng by modified region (Sura heating) // IV Suzdal Symposium on Artificial Modification of the Ionosphere, Sweden, Uppsala, 1994, Abstracts - P 55

24 Erukhimov L M , Myasmkov E.N , Kosolapenko VI, Cheremny V.A., Evstafiev О V. Observation of total electron content, amplitude and phase scintillations in the auroral ionosphere // Radio Science -1994 -V 29, n 1 -P 311-315

25 Выборное Ф И., Ерухимов JI M, Косолапенко В И , Муравьева Н В , Мясников Е Н. Определение величины продольного геомагнитному полю внутреннего масштаба искусственной ионосферной турбулентности//Изв вузов Радиофизика - 1994 -Т 37, №4 - С 521-525

26 Erukhimov L М , Muravieva N V , Myasmkov Е N. Two-component model of 3d spectrum of auroral F-layer irregularities // URSI and STEP/GAPS Workshop on theory arid observations nonlinear processes m the near-earth environment, Poland, 1995

27 Kagan L M , Myasmkov E N , Kosolapenko VI, Kryazhev V A, Cheremnyj V A , Persson M A L F-layer irregularities formation at auroral latitudes radio wave scintillation and EISCAT observations // J Atmosph Terr Phys - 1995 -V.57,n. 8.-P 917-928

28 Erukhimov L M , Muravieva N.V., Myasnikov E N , Evstafjev О V , Kosolapenko VI The Spectral Structure of the Auroal F-layer patches// Radio Sci -1996 -V31,n3-P 629-633

29 Боголюбов A A , Ерухимов Л M , Мясников E H , Евстафьев О В., Косолапенко В И Пространственная форма и динамика развития авроральных сцинтилляционных пэтчей // Изв. вузов Радиофизика -1996 -Т 39, №3 -С 276-285

30 Ерухимов JIM , Мясников E H О диффузии вращающихся неоднородностей в ионосферной плазме // Изв вузов Радиофизика -1998 -Т 41, №2.-С. 194-211

31 Алимов В А , Ерухимов Л M , Мясников E H , Рахлин А В О спектре турбулентности верхней ионосферы // Изв вузов Радиофизика - 1997 -Т 40, №4 - С 446

32 Myasnikov E N Instability of MHD-dnft waves in HF heated ionosphere // V International Suzdal URSI Symposium on the modification ionosphere, August 26-29, 1998 Book of abstracts -P13

33. Muravieva N V , Myasniklov E.N , Vybornov F I., Kosolapenko VI Model of large-scale field-aligned artificial irregularities modified by HF radiation // V-th International Suzdal URSI Symposium on the modification ionosphere, August 26-29, 1998. Book of Abstracts -P 48

34 Мясников E H Неустойчивость дрейфовых МГД-волн в верхней ионосфере // Изв вузов. Радиофизика - 1999. - Т 42, № 7 -С. 691-699

35 Frolov V L, Chugunn V V , Komrakov G P , Mityakov N A , Myasnikov E.N., Rapoport V О , Sergeev E.N , Uryadov V P., Vybornov F.I, Ivanov V A., Shumaev V.V., Nasyrov A M., Nasyrov IA , Groves К M. Study of large-scale irregularities generated in the ionospheric F-region by high-power HF waves // Изв вузов Радиофизика - 2000. - T 43, № 6 - С 497-519

36 Мясников Е.Н , Муравьева Н.В , Сергеев E H , Фролов В Л , Насыров A M, Насыров И А , Белей В С., Колосков А В , Ямполь-ский Ю М., Groves К M О форме пространственного спектра искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой мощным КВ-радиоизлучением // Труды XX Всероссийской конференции по распространению радиоволн, H Новгород, 2-4 июля, 2002. - С 317-318.

37 Фролов В Л , Грач С M, Комраков Г П., Митяков H А , Мясников E H , Сергеев E H Искусственная ионосферная турбулентность результаты и перспективы // Труды XX Всероссийской

конференции по распространению радиоволн, Н Новгород, 2-4 июля, 2002 - С 7-10

38 Мясников Е Н , Муравьева Н В., Сергеев Е Н , Фролов В JI Насыров А М , Насыров И А , Белей В С , Колосков А.В , Ямполь-ский Ю М, Гровс К М Форма спектра искусственных ионосферных неоднородностей, возбуждаемых мощными радиоволнами // Изв вузов Радиофизика -2001 -Т 44, №11 -С 903-917

39 Tereshchenko E.D , Khudukon В Z, Gurevich А V., Zybm К Р , Frolov V L, Myasmkov Е N , Muravieva N V , Carlson Н С Radio tomography and scintillation studies of ionospheric density modification caused by a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes H RF ionospheric Interactions Workshop, 18-21 April, 2004, Santa Fe, New Mexico, USA -P 1159-1166

40 Tereshchenko E D , Khudukon В Z, Gurevich A V., Zybm К P , Frolov V L, Myasmkov E N , Muravieva N V , Carlson H.C Radio tomography and scintillation studies of ionospheric density modification caused by a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes // Proceedings of 35th COSPAR Scientific Assembly, 18-25 July, 2004, France, Pans Abstract, COSPAR04-A-04145 on CD

41 Tereshchenko E D , Khudukon B.Z , Gurevich A Y , Zybm К P , Frolov V L, Myasmkov E N , Muravieva N V , Carlson H С Radio tomography and scintillation studies of ionospheric electron density modification caused by HF-wave and magnetic zenith effect at mid latitudes // Physics Letter A - 2004. - V. 325 - P. 381-388

42. Frolov V L., Grach S M, Myasmkov E N , Sergeev E N., Vetro-gradov G G., Uryadov V P Review of modification experiments with the Sura heating facility // VI International Suzdal URSI Symposium «Effects of artificial action on the Earth ionosphere by powerful radio waves», 19-21 October, 2004, Moskow Book of abstracts. - Nizhny Novgorod, 2004 -P 8

43 Myasmkov E N , Frolov V L, Muravieva N V , Tereshchenko E D , Khudukon В Z Spectral features of electron density disturbances excited by the Sura heatmg facility // VI International Suzdal URSI Symposium «Effects of artificial action on the Earth ionosphere by powerful radio waves», 19-21, October, 2004, Moscow. Book of abstracts. - Nizhny Novgorod, 2004 - P. 21

44. Мясников E H , Муравьева H В. Характеристики пространственного спектра неоднородностей плазмы, возбуждаемых на сред-

них широтах стендом «Сура» // Материалы научно-методической конференции ВГАВТ. Ч 2 - Н Новгород, 2005. - С 94-97

45 Мясников Е Н О градиентно-токовом механизме образования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы // Изв вузов Радиофизика - 2005 - Т 48, № 7 - С 574-587

Мясников Евгений Николаевич

Квазистатическая турбулентность плазмы верхней ионосферы при искусственных и естественных возмущениях

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Подписано в печать 26 06 2007 г

Формат бумаги 60x84 '/16 -Ризография Усл. печ л 2,00 Уч -изд л 2,00 Заказ 650 Тираж 100

Издательско-полиграфический комплекс ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

603950, Нижний Новгород, ул Нестерова, 5а

Введение

I. Неоднородная структура ионосферы, постановка задач исследований

1.1. Данные о неоднородной структуре верхней ионосферы.

1.2. Турбулентность квазистатических электрических и магнитных полей

1.3. Искусственная ионосферная турбулентность, возбуждаемая мощным КВ радиоизлучением

1.4. Проблема диффузии и гиротропная турбулентность магнитоактивной плазмы

1.5. Механизмы образования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы, квазистатическая турбулентность плазмы.

II. Результаты исследований неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы методом радиопросвечивания

2.1. Метод радиопросвечивания ионосферы

2.2. О форме спектра флуктуации электронной концентрации высокоширотной ионосферы в направлении геомагнитного ПОЛЯ

2.3. Пространственное распределение неоднородностей в высокоширотных сцинтилляционных пэтчах

2.4. Об анизотропии мелкомасштабных неоднородностей высокоширотной ионосферы по данным пространственно разнесенного приема сигналов ИСЗ

2.5. Высотное распределение и динамика развития авро-ральных сцинтилляционных пэтчей

2.6. Особенности развития сцинтилляционных пэтчей в области главного ионосферного провала

2.7. Наблюдения мерцаний амплитуды и полного электронного содержания в области главного ионосферного провала по данным радиопросвечивания авроральной ионосферы сигналами ИСЗ и станции некогерентного рассеяния ЕК>САТ

2.8. Спектральные характеристики флуктуаций электронной концентрации в областях авроральных сцинтилля-ЦИОННЫХ пэтчей

III. Экспериментальные исследования спектральных характеристик и диффузии искусственных неоднород-ностей, возбуждаемых мощным КВ радиоизлучением

3.1. Результаты измерений формы спектра ИИТ на разных высотах методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ.

3.2. Результаты исследований ИИТ, возбуждаемой стендом "Сура", при помощи радиопросвечивания ВО сигналами орбитальных ИСЗ на когерентных частотах и 400 МГц

3.3. Пространственная структура ВО по данным измерений разностной фазы и амплитуды сигналов орбитальных

ИСЗ с большой базой

3.4. Результаты измерений релаксации искусственных ионосферных неоднородностей методами радиопросвечивания и ракурсного рассеяния

3.5. Измерения параметров ИИТ методами радиопросвечивания и ракурсного рассеяния с использованием биста-тического когерентного радара на базе радиотелескопа УТР

IV. Механизмы релаксации неоднородностей плазмы верхней ионосферы, магнитогидродинамическая дрейфовая волна

4.1. Исходные уравнения, приближение двухжидкостной квазигидродинамики

4.2. Униполярная диффузия неоднородностей магнитоак-тивной плазмы

4.3. Сильные флуктуации электронной концентрации, дву-полярная диффузия

4.4. Возмущение магнитного поля и диффузия непотенциальных флуктуаций плазмы

4.5. Квазигидродинамическая дрейфовая волна, дрейфово-диссипативная неустойчивость

4.6. Генерация квазистатического электрического поля в приближении двухжидкостной МГД

4.7. Дрейфовая МГД-волнав магнитоактивной плазме, близкой к идеальной

4.8. Неустойчивость дрейфовых МГД-волн, гиротропная турбулентность магнит оактивной плазмы

4.9. О диффузии вращающихся неоднородностей плотности плазмы, интерпретация экспериментальных данных

V. Механизмы неустойчивости верхней ионосферы при наличии электрических полей и токов, квазистатическая турбулентность плазмы

5.1. Движение плазмы в однородном электрическом поле, закон Ома

5.2. Градиентно-дрейфовая и токово-конвективная неустойчивости

5.3. Система квазистатических крупномасштабных возмущений в магнит оактивной плазме с внешним током

5.4. Градиентно-токовая неустойчивость слабо ионизованной плазмы

5.5. Градиентно-токовая неустойчивость сильно ионизованной плазмы

5.6. Обсуждение, сопоставление с результатами измерений неоднородной структуры высокоширотной ионосферы.

Общая характеристика проблемы и актуальность задач исследований. Проблема образования неоднородной структуры сильно ионизованного газа, который удерживается внешним магнитным полем, считается одной из фундаментальных в физике плазмы и имеет множество приложений в геофизике и астрофизике. Ионосфера Земли является ближайшей к нам и наиболее изученной областью космического пространства, а её неоднородная структура может служить достаточно чувствительным индикатором разнообразных процессов, происходящих в плазме солнечного ветра, магнитосфере и нейтральной атмосфере Земли, влияющих на состояние окружающей нас среды, и может быть использована для экспериментальной проверки механизмов, приводящих к развитию турбулентности магнитоактивной плазмы. Наибольший интерес здесь представляют исследования параметров естественной неоднородной структуры ионосферы на авроральных и полярных широтах, где плазма подвержена наиболее разнообразным геофизическим возмущениям [1, 2], а также в области экваториальных широт, где в ночных условиях могут развиваться очень сильные возмущения электронной концентрации [3, 4], оказывающие существенное влияние на условия работы систем трансионосферной связи и точность спутниковой радионавигации.

Многочисленные экспериментальные данные о неоднородной структуре верхней ионосферы были получены с использованием дистанционных методов зондирования, основанных на эффектах распространения радиоволн в случайно-неоднородных средах [5-8]. Методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ определены зависимости интенсивности и появляемости неоднородностей электронной концентрации от географического положения, времени суток, сезона, интервала высот, геомагнитной активности, на основе которых разработан ряд эмпирических моделей неоднородной структуры ионосферы [9-13]. Использование для радиопросвечивания неоднородностей диапазона радиочастот от десятков МГц до нескольких ГГц позволило детально исследовать спектральные характеристики неоднородностей и установить существование степенной формы спектра флуктуаций электронной концентрации в широком диапазоне масштабов [14, 15].

Данные, полученные методом радиопросвечивания, были существенно дополнены результатами измерений параметров ионосферной плазмы и её неоднородной структуры с помощью датчиков, расположенных на космических аппаратах и ракетах (in situ) [16-18]. В частности, было установлено, что образование интенсивных флуктуаций электронной концентрации в высокоширотной и экваториальной ионосфере сопровождается генерацией мелкомасштабных квазистатических электрических и магнитных полей, также обладающих степенными пространственными спектрами [19, 20].

Наиболее часто упоминаемыми в литературе механизмами образования неоднородной структуры верхней ионосферы в настоящее время являются неустойчивости градиентно-дрейфового (ГД) типа [21-24], которые возникают вследствие переноса флуктуаций плотности плазмы в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, за счет поляризационных электрических полей, возникающих в присутствии крупномасштабных электрических полей и токов. ГД неустойчивости являются конвективными и приводят к росту мелкомасштабных возмущений на фоне крупномасштабного градиента электронной концентрации плазмы. Впервые ГД неустойчивость плазмы в скрещенных гравитационном и магнитном полях была предложена Данжи для объяснения образования неоднородной структуры экваториальной ионосферы [25]. Основная трудность, возникающая при рассмотрении ГД неустойчивостей, связана с эффектом "закорачивания" поляризационных потенциальных электрических полей вследствие высокой проводимости плазмы в направлении геомагнитного поля, что приводит к резкому уменьшению их инкрементов. В частности, применительно к условиям среднеширот-ной и высокоширотной верхней ионосферы для оптимального развития ГД неустойчивостей необходимо, чтобы продольный размер неоднородностей километровых масштабов значительно превышал характерный высотный размер F-слоя. Отметим, что во многих теоретических работах вопрос о "степени вытянутости" неоднородностей в направлении магнитного поля вообще не рассматривается, при этом исходные уравнения интегрируются в направлении магнитного поля. Последнее позволяет исключить влияние продольных токов на величину поляризационных электрических полей и формально перейти к двухмерной модели турбулентности, в которой все возмущения зависят только от координат в плоскости, ортогональной геомагнитному полю. Однако это противоречит результатам измерений степени вытянутости неоднородностей в направлении геомагнитного поля, выполненных методом радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ, согласно которым в естественных условиях для неоднородностей километровых масштабов она не превышает l\\/l± ^ (10 -г- 30) [27-31].

Среди процессов, приводящих к образованию неоднородной структуры высокоширотной ионосферы, наибольший интерес представляют исследования механизмов формирования плоско-слоистых (sheet-like) неоднородностей, вытянутых преимущественно в плоскостях, совпадающих с геомагнитными L-оболочками [32, 33]. Такие неоднородности наблюдаются преимущественно на авроральных широтах, где постоянно существует система крупномасштабных "втекающих" и "вытекающих" из ионосферы продольных к геомагнитному полю токов [34-37]. Другая задача связана с исследованием особенностей генерации неоднородной структуры высокоширотной ионосферы и заключается в изучении процессов, приводящих к образованию локальных "пэтче-вых" (patch) структур, в которых интенсивность неоднородностей существенно возрастает по сравнению с фоновым уровнем.

Начиная с 70-х годов, в нашей стране и за рубежом активно развивается научное направление, связанное с исследованием нелинейных эффектов, возникающих при взаимодействии мощного коротковолнового (KB) радиоизлучения с ионосферной плазмой. Было установлено, что при отражении мощной волны накачки (ВН) обыкновенной поляризации от Г-слоя ионосферы развивается искусственная ионосферная турбулентность (ИИТ), которая характеризуется возникновением неодно-родностей электронной концентрации с масштабами от более 100 км порядка характерного размера возмущенной мощным радиоизлучением области ионосферы до сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля мелкомасштабных флуктуаций плотности плазмы (зЫаЫопз), имеющих поперечные к геомагнитному полю масштабы вплоть до дебаевского радиуса (гг> — 1 см). Пространственный спектр ИИТ можно разделить на две части — мелкомасштабную и крупномасштабную. За образование неоднородностей с поперечными к геомагнитному полю масштабами, меньшими длины ВН ^ Авн = с//вн ~ (30 -т- 60) м, ответственны тепловая параметрическая и резонансная неустойчивости [38-43], которые возбуждаются вблизи уровня отражения от ионосферы ВН обыкновенной поляризации. Считается, что за возбуждение неоднородностей с масштабами 1± ^ 1 км ответственны самофокусировочные неустойчивости электромагнитных и плазменных волн [44-46], которые также развиваются вблизи высоты отражения ВН. Механизмы образования глобальных возмущений плазмы, возникающих преимущественно при нагреве ионосферы в ночных условиях, составляющих порядка и более ста километров и охватывающих широкий диапазон высот [47, 52], в настоящее время полностью не изучены. Одним из них может служить эффект "магнитного зенита", приводящий к резкому увеличению эффективности взаимодействия электромагнитного излучения с плазмой при распространении ВН вдоль магнитного поля [54].

Искусственное возбуждение неоднородностей, обладающих широким пространственным спектром, позволило исследовать ряд физических процессов, определяющих динамику плазмы верхней ионосферы, среди которых диффузия флуктуаций электронной концентрации [55-59] и процессы переноса возмущений в магнитоактивной плазме [60, 61]. В первых работах, посвященных теории диффузии неоднородностей в ионосфере, предполагалось, что релаксация возмущений протекает независимо в направлении магнитного поля и ортогональной ему плоскости и характеризуется только двумя коэффициентами — амбиполярной продольной (ионной) и амбиполярной поперечной (электронной) диффузии [62]. Данный механизм диффузии известен как двуполярный и протекает при выполнении условий, запрещающих продольные к магнитному полю токи на границе возмущения, в частности, он может быть реализован для плазмы, помещенной в баллон с диэлектрическими стенками [63]. В дальнейшем было получено решение, согласно которому релаксация флуктуаций электронной концентрации в однородной маг-нитоактивной плазме подчиняется режиму униполярной диффузии [6467], происходящему существенно быстрее, чем двуполярная. Определяющее влияние на униполярную диффузию оказывают вихревые токи "короткого замыкания", которые приводят к резкому уменьшению времени жизни неоднородностей. Униполярная диффузия одновременно резко увеличивает пороги низкочастотных неустойчивостей, в частности, градиентно дрейфовых, которые могут приводить к генерации мелкомасштабных неоднородностей плазмы в естественных условиях.

В экспериментах по исследованию релаксации ИИТ было обнаружено, что диффузия сильно вытянутых вдоль магнитного поля мелкомасштабных неоднородностей ~ (3 -г 30) м, которые вызывают ракурсное рассеяние радиоволн, происходит существенно медленнее и может быть описана только двумя наименьшими коэффициентами — амбиполярной поперечной и продольной диффузии, т. е. близка к дву-полярной. Другой вопрос, который возник при интерпретации данных, был связан с наличием аномально широких доплеровских спектров (ДС) сигналов ракурсного рассеяния, что свидетельствовало о существовании у рассеивающих неоднородностей хаотических мелкомасштабных движений, имеющих радиальное направление [68, 69, 71-75].

Одна из возможностей дать объяснение существующим противоречиям связана с поиском решений, отвечающих низкочастотным флук-туациям магнитоактивной плазмы, способным поддерживать свое существование в течение достаточно длительного времени. Аналогичная проблема имела место в теории магнитного динамо (МД) при решении задач о генерации квазистатических магнитных полей во вращающейся проводящей жидкости [76-79]. Было установлено, что необходимыми условиями генерации таких полей являются: наличие "дифференциального вращения" проводящей жидкости и нарушение "отражательной симметрии" возмущений относительно направления возбуждаемого магнитного поля, приводящие к возникновению в системе достаточно сложных вихревых гидродинамических течений. Оказалось, что без указанных двух факторов не может быть осуществлен ни один из известных в настоящее время механизмов генерации магнитного поля. Нарушение симметрии возмущений по отношению к магнитному полю приводит к возбуждению отражательно неинвариантной (спиральной) турбулентности, одним из механизмов генерации которой может служить известный в теории МД "а-эффект", возникающий благодаря взаимодействию вихревых гидродинамических полей, обладающих полои-дальной и тороидальной структурой. Вопросы, связанные с возникновением спиральной турбулентности в гидродинамике и магнитной гидродинамике (МГД), в настоящее время активно обсуждаются в литературе [80, 81].

Новый подход к проблеме образования неоднородной структуры верхней ионосферы, развитый в диссертационной работе, связан с учетом влияния на динамику флуктуаций плотности плазмы равновесных вихревых квазистатических токов. В [83] получено решение уравнений в приближении двухжидкостной МГД, которое описывает вращающиеся в магнитном поле антисимметричные возмущения плотности плазмы — дрейфовые МГД-волны. Показано, что генерируемые в них мелкомасштабные индукционные электрические поля приводят к "запиранию" токов короткого замыкания и создают возможность для протекания более медленного режима двуполярной диффузии. Рассмотренная в [85] неустойчивость дрейфовых МГД-волн при наличии мелкомасштабных искусственных неоднородностей электронной концентрации, возбуждаемых в верхней ионосфере мощным КВ радиоизлучением, может приводить к генерации вращательно неинвариантной крупномасштабной турбулентности магнитоактивной плазмы. В [88] предложен градиентно-токовый (ГТ) механизм образования неоднородностей, который в высокоширотной верхней ионосфере в зонах существования продольных к геомагнитному полю крупномасштабных токов может приводить к развитию наблюдавшихся в эксперименте плоско-слоистых неоднородностей плотности плазмы, вытянутых преимущественно в плоскости, образованной направлениями геомагнитного поля и скорости регулярного дрейфа плазмы [89].

Результаты проведенных исследований открывают новое научное направление в физике ионосферы, связанное с изучением свойств и механизмов генерации квазистатической турбулентности плазмы. В отличие от электростатической турбулентности, где рассматриваются только потенциальные возмущения, она развивается в присутствии индукционных вихревых электрических полей, источниками которых являются токи, определяющие равновесные конфигурации возмущений плотности плазмы во внешнем магнитном поле и вызывающие их флук-туационные движения с дрейфовыми скоростями.

Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование и разработка теоретической модели квазистатической турбулентности, возбуждаемой в верхней ионосфере в естественных условиях и при воздействии мощного КВ радиоизлучения. В круг поставленных задач входят:

• Разработка с использованием экспериментальных данных, полученных методом радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ в области полярных и авроральных широт, модели трехмерного спектра флуктуаций электронной концентрации, описывающей анизотропию неоднородностей плазмы в направлении геомагнитного поля и в ортогональной ему плоскости.

• Экспериментальное исследование динамических процессов, приводящих на авроральных широтах в области главного ионосферного провала (ГИП) к образованию локальных плазменных структур, вызывающих наблюдаемые там сцинтилляционные пэтчи(СП), включая определение параметров пространственного спектра флуктуации электронной концентрации в области СП.

• Экспериментальное исследование при помощи радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ характеристик пространственного спектра неоднородностей, возбуждаемых при воздействии на Г-слой мощного КВ радиоизлучения, определение характерных масштабов возмущений, при которых происходит изменение значений показателей степенного спектра в направлении магнитного поля и в ортогональной плоскости.

• Исследование диффузии искусственных неоднородностей, включая разработку механизма генерации вращающихся возмущений плотности плазмы — дрейфовых МГД-волн, позволяющего дать объяснение наблюдаемым в эксперименте — режиму двуполярной диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей и широкополосному уширению ДС сигналов ракурсного рассеяния.

• Разработка градиентно-токового (ГТ) механизма генерации неоднородной структуры магнитоактивной плазмы, исследование на его основе условий возбуждения в верхней высокоширотной ионосфере неоднородностей электронной концентрации, имеющих плоско-слоистую форму, и выяснение роли ГТ неустойчивости в процессах формирования локальных плазменных структур, приводящих к возникновению СП.

Научная новизна и практическая ценность. В диссертации разработан новый подход к проблеме образования неоднородной структуры верхней ионосферы, связанный с генерацией квазистатической турбулентности магнит оактивной плазмы, источником которой служат вихревые равновесные токи и возбуждаемые ими индукционные электрические поля. Полученные результаты использованы при интерпретации накопленных к настоящему времени многочисленных экспериментальных данных о неоднородностях электронной концентрации, возникающих в естественных условиях, а также при воздействии мощного КВ радиоизлучения.

В диссертации получены следующие новые результаты: Впервые предложен и экспериментально апробирован метод определения внутреннего масштаба спектра флуктуации электронной концентрации в направлении геомагнитного поля, основанный на уменьшении на величину порядка единицы показателя степенного спектра флуктуаций амплитуды и фазы сигналов ИСЗ при радиопросвечивании неоднородностей под малыми углами с магнитным полем. Исследованы условия развития локальных СП, содержащих неоднородности километровых масштабов, в области ГИП при наличии сильных крупномасштабных градиентов электронной концентрации, получены данные о распределении мелкомасштабных неоднородностей в этих структурах в зависимости от высоты и широты. На основе данных о спектрах флуктуаций амплитуды и разностной фазы сигналов ИСЗ на частотах 150, 400 МГц исследованы характеристики анизотропии неоднородностей высокоширотной ионосферы в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, предложена двухкомпонентная модель пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации, которая в диапазоне масштабов l±

1 -f- 2) км описывает плоско-слоистые неоднородности, имеющие дополнительную вытянутость в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, а в мелкомасштабной части l± ^ (0,3 -f- 0,5) км — изотропные в этой плоскости.

При помощи радиопросвечивания сигналами ИСЗ области ИИТ, возбуждаемой в среднеширотной верхней ионосфере мощным KB радиоизлучением, получены данные о высотном распределении неоднородностей километровых масштабов и скоростях переноса возмущений в направлении магнитного поля, определены характерные масштабы, на которых происходит изменение показателя степенного пространственного спектра искусственных неоднородностей в направлении геомагнитного поля и в ортогональной ему плоскости. На основе данных о релаксации ИИТ в различных диапазонах масштабов определены значения эффективных коэффициентов диффузии, позволившие экспериментально доказать, что при релаксации мелкомасштабных искусственных неоднородностей, сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля, имеет место режим двуполярной диффузии, который протекает при отсутствии токов короткого замыкания и является существенно более медленным, чем униполярная диффузия квазинейтральных флуктуаций электронной концентрации в однородной магнитоактивной плазме.

Теоретически обнаружен в приближении двухжидкостной МГД новый тип волновых структур, — дрейфовые МГД-волны — описывающих антисимметричные к направлению магнитного поля вращающиеся возмущения плотности плазмы, свойства которых позволяют дать интерпретацию наблюдаемым в эксперименте режиму двуполярной диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей и уширению ДС сигналов ракурсного рассеяния.

Предложен новый механизм образования неоднородностей магнитоактивной плазмы — ГТ неустойчивость, который может приводить к развитию наблюдаемых в высокоширотной верхней ионосфере плоско-слоистых неоднородностей электронной концентрации.

На защиту выносятся:

Разработка метода и результаты измерений внутреннего масштаба пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации в высокоширотной верхней ионосфере на авроральных и полярных широтах.

Результаты исследований на широтах ГИП условий формирования СП при наличии сильных крупномасштабных градиентов электронной концентрации плазмы и параметров спектров фазовых и амплитудных флуктуаций, возникающих при радиопросвечивании СП сигналами ИСЗ, разработка модели двухкомпонентного степенного пространственного спектра неоднородностей в области СП. Результаты измерений методом радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ формы пространственного спектра ИИТ в диапазоне поперечных к магнитному полю масштабов от десятков километров до нескольких десятков метров, определение характерных масштабов, на которых происходит изменение показателей степенного спектра.

• Теоретически найденное решение, описывающее дрейфовые МГД-волны, — вращающиеся возмущения плотности магнитоактивной плазмы, близкой к идеальной. Интерпретация на его основе данных о релаксации мелкомасштабных искусственных неоднородностей и наблюдаемого в экспериментах по ракурсному рассеянию радиоволн широкополосного уширения ДС.

• Градиентно-токовый механизм генерации неоднородностей в магнитоактивной плазме с внешним током, который в условиях аврораль-ной верхней ионосферы может приводить к образованию плоско-слоистых мелкомасштабных неоднородностей.

Личный вклад автора являлся определяющим при получении результатов, выносимых на защиту, он принимал непосредственное участие на всех этапах выполнения экспериментальных работ, включая постановку задач, проведение измерений и обработку данных.

Автор начинал работу под руководством Л. М. Ерухимова, который поставил задачу научных исследований и был его учителем. Автор выносит глубокую благодарность своим коллегам: сотрудникам НИР ФИ —

A. В. Рахлину, В. Л. Фролову, А. Ф. Беленову, С. А. Метелеву, А. М. Лер-неру, Ф.И.Выборнову, Е.Н.Сергееву, Л. М.Каган, сотрудникам Полярного геофизического института КНЦ РАН — А.А.Боголюбову,

B. И. Косолапенко, Б. 3. Худукону, сотрудникам Института радиоастрономии АН Украины — Ю.М.Ямпольскому, А. В. Колоскову и Казанского государственного университета им. В. И. Ленина — И. А. Насыро-ву, с которыми совместно в разное время были получены результаты, вошедшие в диссертационную работу, и сложились добрые и дружеские отношения. Помощь в получении экспериментальных данных оказывали Ю.Д. Вдовин, И.В.Попков, В. С.Караванов, А. А. Солоничев, с которыми автор длительное время провел в экспедициях и командировках, в обработке — Н. Н. Новикова. Автор благодарит Н. В. Муравьеву, совместно с которой были получены результаты на заключительном этапе исследований, JL Р. Семенову за помощь при оформлении диссертации и Ф. Ф. Мясникову за моральную и супружескую поддержку на всех этапах научной деятельности. Ряд исследований был выполнен при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований: гранты РФФИ 96-02-18500, 03-05-64636 и международных фондов: гранты ISF R8L000, INTAS 03-51-5583, CRDF-1334-N0-02.

Апробация результатов. Диссертация выполнена в ФГНУ "Научно-исследовательский радиофизический институт" (НИРФИ). Всего по теме диссертации опубликовано 25 статей в отечественных и зарубежных реферируемых научных журналах, более 20 публикаций содержится в научных сборниках, трудах и тезисах всесоюзных (российских) и международных совещаний, конференций и школ, препринтах НИРФИ. Основные результаты докладывались на Всесоюзных и Международных совещаниях по неоднородной структуре ионосферы (Ашхабад, 1979; Норильск, 1980; Мурманск, 1984; Калуга, 1989; Н.Новгород, 1991; Lyon, Colorado, 1994), на Всесоюзных и Всероссийских конференциях по распространению радиоволн (Горький, 1981; Н.Новгород, 2002), на Международных летних школах по физике космической плазмы (Н.Новгород, 1993, 1995, 1997), на Суздальских симпозиумах URSI по модификации ионосферы мощным радиоизлучением (Суздаль, 1991; Uppsala, 1994; Москва, 1998, 2004), совещании рабочей группы по взаимодействию радиоизлучения с ионосферной плазмой (Santa Fe, 2004), Международных ассамблеях (URSI, Lille, France, 1996; COSPAR, France, Paris, 2004), а также на научных семинарах НИРФИ, ПГИ КНЦ РАН, ИПФ РАН, ИКИ РАН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения, она содержит 297 страниц текста, включая 74 рисунка и список литературы из 214 названий.

выводы

Предложен градиентно-токовый (ГТ) механизм генерации неодно-родностей магнитоактивной плазмы с внешним током, протекающим в плоскости, ортогональной магнитному полю, вследствие замыкания в верхней ионосфере системы противоположно направленных крупномасштабных биркеландовских продольных токов.

В приближении двухжидкостной МГД получен инкремент ГТ неустойчивости, возникающей при наличии градиента электронной концентрации, имеющего направление, совпадающее с направлением поперечного к магнитному полю крупномасштабного тока. Показано, что ГТ неустойчивость в области ГИП может приводить к образованию плоско-слоистых неоднородностей, вытянутых в плоскости, ортогональной градиенту регулярной электронной концентрации.

Рассмотрена ГТ неустойчивость сильно ионизованной плазмы, возникающая при больших значениях магнитного числа Рейнольдса; показано, что она сопровождается образованием вихревых мелкомасштабных токов, протекающих в плоскости, проходящей через направления регулярного тока и магнитного поля. Выражения для инкремента ГТ неустойчивости и шира дрейфовой скорости свидетельствуют о том, что её развитие приводит к нарушению симметрии возмущения плотности плазмы в плоскости замыкания вихревых токов, проходящей через направление магнитного поля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации получены следующие основные результаты:

1. Определен внутренний масштаб пространственного спектра неод-нородностей плазмы верхней высокоширотной ионосферы, определяющий диссипацию флуктуаций электронной концентрации в направлении геомагнитного поля. Его значение при слабой геомагнитной активности в области полярных широт 79° с.ш.) составляет (3 -г 5) км ^ ¿о|| ^ км, на авроральных широтах 69° с.ш.) — (0,7 -г-1) км ^ 20|| ^ 3 км.

2. Показано, что в верхней ионосфере на широтах главного ионосферного провала при переходе от вечернего к ночному времени суток образование локальных структур, содержащих мелкомасштабные 1± & 1 км неоднородности электронной концентрации, ответственные за повышенный уровень флуктуаций сигналов ИСЗ ("сцинтил-ляционные пэтчи"), происходит преимущественно в области резкого крупномасштабного градиента концентрации плазмы, направленного на север, и сопровождается его движением на юг со скоростью VQX ^ ^ (30 -г 100) м/с. Размеры таких структур в северо-южном направлении первоначально составляют от нескольких единиц до десятков километров, при этом они сильно вытянуты вдоль геомагнитного поля и в направлении, ортогональном регулярному градиенту концентрации плазмы. При дальнейшей эволюции в течение времени порядка и более одного часа широтный размер области, занимаемой мелкомасштабными неоднородностями, увеличивается до нескольких сотен километров.

3. Предложена модель двухкомонентного степенного пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации в локальных структурах, ответственных за наблюдаемые на авроральных широтах "сцинтилляционные пэтчи", согласно которой мелкомасштабные неоднородности 1± & 1тх ~ (300 Ч- 500) м изотропны в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, и сильно вытянуты вдоль его направления. Показатель пространственного степенного спектра ос к]р± в плоскости, ортогональной магнитному полю, составляет Р± ^ (2,5-5-3), в направлении магнитного поля он существенно больше рц > р±. Для масштабов 1Х > 1тх показатель степени спектра в направлении минимального размера структуры (север-юг) увеличивается до значений рх ~ (4 Ч- 4,5), что приводит к увеличению степени вы-тянутости неоднородностей в восточно-западном направлении с ростом их масштаба. Характерные внешние масштабы спектра в таких структурах составляют: в направлении север-юг Ьх (20 -5- 50) км, в восточно - западном направлении и вдоль геомагнитного поля Ьу ~ (100 -5- 300) км.

4. Показано, что пространственный спектр искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой мощным КВ радиоизлучением на средних широтах вблизи уровня отражения мощной волны накачки обыкновенной поляризации, в диапазоне масштабов (20 Ч- 30) м ^ ^ 1т± (500 Ч- 700) м имеет степенной вид ос с показателем р± & (1,5 4-2,0), внутренний масштаб в направлении магнитного поля составляет /0ц ^ (3 Ч- 4) км. Неоднородности, возбуждаемые в диапазоне масштабов 1± ^ 1т±, имеют степенной спектр с показателем р ^ (4 Ч- 4,5), близким к показателю степенного спектра естественных неоднородностей, и могут занимать область высот, значительно превышающую высоту максимума Е-слоя.

5. Получена зависимость времени релаксации искусственных неоднородностей, возбуждаемых мощным КВ радиоизлучением, от масштаба тд ос в которой показатель степени составляет а ~ (1,5 Ч- 2) при ^ и а & 0,5 при 1± ^ Значение характерного масштаба, на котором изменяется показатель о;, в дневных условиях составляет (10 ч-25) м, в вечернее и ночное время он уменьшается до значений — (6 Ч-10) м. При измерении релаксации искусственных неоднородностей в вечернее время суток в северной части возмущенной области данный масштаб составлял ~ 100 м, при этом значение показателя степени а в области 1± было близко к нулю. Определены коэффициенты эффективной поперечной и продольной диффузии, значения которых близки к коэффициентам амбиполярной поперечной (электронной) и продольной (ионной) диффузии.

6. В приближении двухжидкостной магнитной гидродинамики получено новое решение — дрейфовая МГД-волна, которая удовлетворяет комплексному параболическому уравнению, имеющему вид однородного уравнения Шредингера, и описывает вращающиеся со скоростью порядка дрейфовой возмущения плотности плазмы, антисимметричные по отношению к направлению внешнего магнитного поля. На основе данного решения предложена интерпретация режима амбиполярной диффузии мелкомасштабных неоднородностей и эффекта частотного уширения доплеровских спектров сигналов ракурсного рассеяния КВ и УКВ радиоволн, наблюдавшихся в экспериментах по созданию искусственной ионосферной турбулентности.

7. Предложен новый механизм генерации неоднородностей высокоширотной верхней ионосферы — градиентно-токовая неустойчивость, возникающая при наличии квазистатического крупномасштабного тока, протекающего в плоскости, проходящей через направления регулярного магнитного поля и крупномасштабного градиента концентрации. Показано, что в области главного ионосферного провала данная неустойчивость может приводить к образованию плоско-слоистых неоднородностей, вытянутых в плоскости, ортогональной направлению крупномасштабного градиента плазмы, наблюдаемых в экспериментах по радиопросвечиванию ионосферы сигналами ИСЗ.

Совокупность полученных в диссертационной работе результатов об особенностях спектров ионосферных неоднородностей при естественных и искусственных возмущениях, а также разработанные теоретические модели, описывающие генерацию электрических полей в ионосфере, можно квалифицировать как крупное достижение в решении проблемы формирования неоднородной структуры верхней ионосферы километровых и субкилометровых масштабов.

1. Tsunoda R. Т. High-latitude F region irregularities: a review and synthesis // Rev. Geophys. 1988. V. 26, №4. P. 719-760.

2. Fejer B. G., Kelley M. C. Ionospheric irregularity // Rev. Geophys. Space Phys. 1980. V.18. P. 401-454.

3. Basu S., Kelley M. C. Review of equatorial scintillation phenomena in light of recent developments in the theory and measurements of equatorial irregularities // J. Atm. and Terr. Phys. 1977. V.39, №9/10.

4. Татарский В. И. Распространение радиоволн в турбулентной атмосфере. — М.: Наука, 1967.

5. Рытов С. М., Кравцов Ю. А., Татарский В. И. Введение в статистическую радиофизику. 4.2. Случайные поля. — М.: Наука, 1978.

6. Гершман Б. Н., Ерухимов JI. М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосферной и космической плазме. — М.: Наука, 1984.

7. Гершман Б. Н., Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д., Чернобровкина Н. А. Явление F-рассеяния в ионосфере. — М.: Наука, 1984.

8. Aarons J., Whitney Н.Е., Allen R. S. Global morphology of ionospheric scintillations // Proc. IEEE. 1969. V. 59, №2.

9. Fremow E. J., Rino C. L. An empirical model for averege F-layer scintillation at VHF-UHF // Radio Sci. 1973. V. 8. P. 213-222.

10. Pope J.H. High-latitude ionospheric irregulariry model // Radio Sci. 1974. V. 9. P. 675-682.

11. Yeh K.C., Liu C.H. Radio wave scintillation in the ionosphere // Proc. IEEE. 1982. V. 70. P. 324-360.

12. Basu Su., Valladares C. Global aspects of plasma structures // Journal of Atmos. and Solar Terr. Phys. 1999. V.61, №1-2. P. 127-139.

13. Elkins T. J., Papagiannis M. D. Measurements and interpretation of power spectrums of ionospheric scintillation at subauroral location //J. Geophis. Res. 1969. V. 74. P. 4105-4115.

14. Dyson P. L., McClure J. P., Baron W. B. In situ measurements of the spectral characteristics of F region ionospheric irregularities //J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 1497.

15. Sagalin R. C., Smiddy M. Hight-latitude irregulariries in the top side ionosphere based on ISIS-1 thermal ion probe date // J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 4252-4260.

16. Dyson P. L. Topside irregularities in the ionosphere //J. Atm. and Terr. Phys. 1977. V. 39, №9/10.

17. Kelley M. C., Mozer F. S. A satellite survey of vector electric fields in the ionosphere at frequencies of 10 to 500 Hz // J. Geophys. Res. 1972. V. 77, №2.

18. Kintner P.M., Ceyler C.E. The status of observations and theory of high latitude ionospheric and magnetospheric plasma turbulence // Space Sci. Rev. 1985. V. 41. P.91-129.

19. Ossakow S. L. Spread-F theories — a review //J. Atm. Terr. Phys. 1981. V. 47. P. 437.

20. Huba J.D., Ossakow S. L., Santyanarayana P., Guzdar P.N. Linear theory of ExB instability with ingomogeneours electric field //J. Gophys. Res. 1983. V. 88. №A11. P. 425-434.

21. Cerisier J. С., Berthelier J. J., Beghin C. Unstable density gradients in the hight-latitude ionosphere // Radio Sci. 1985. V. 20. P. 755.

22. Kelley M. C. The Earth's ionosphere plasma physics and electrodynamics // International geophysics series. 1989. V. 43. Academic press.

23. Dangey J. W. Convective diffusion in the equatorial F-region //J. Atmos. Terr. Phys. 1956. V. 9. P. 304.

24. Ерухимов JI. M., Мясников Е.Н. Неоднородности и механизмы их генерации в полярной ионосфере //II Всес. совещание по полярной ионосфере и ионосферно-магнитосферным связям, Норильск, 1980. тез. докл. — Иркутск, 1980. С. 24-26.

25. Erukhimov L. M., Kosolapenko V. I., Lerner A. M., Myasnikov E. N. The spectral form of small-scale plasma turbulence in the auroral ionosphere // Planet. Space Sci. 1981. V. 29, №9. P. 931-933.

26. Ерухимов JI. М., Косолапенко В. И., Лернер А. М., Мясников Е. Н. О форме спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы в направлении геомагнитого поля // Изв. вузов. Радиофизика. 1981. Т. 24, №5. С. 524-528.

27. Livingston R. С., Rino C.L., Owen J., Tsunoda R. Т. The anisotropy of hight-latitude nighttime F-region irregularities //J. Geophys. Res. 1982. V. 87, №A12. P. 10,519-10,526.

28. Sinno K., Minakoshi H. Experimental results on satellite scintillations due to field-aligned irregularities at mid-latitude //J. Atm. Terr. Phys. 1983. V. 45, №8/9. P. 563-567.

29. Tereshenko E. D., Khudukon B. Z., Kozlova M. 0., Nigren T. Anisotropy of ionospheric irregularities determined from the amplitude of satellitesignals at a single receiver / / Ann. Geophysicae. 1999. V. 17. P. 508-518.

30. Rino C. L., Livingston R. C., Matthews S.J. Evidence for sheet-like auroral ionospheric irregularities // Geophys. Res. Let. 1978. V.5, №12. P. 1039.

31. Fremow E. J., Lansinger J. M. Dominant configuration of scintillation-producing irregularities in the auroral zone // J. Geophys. Res. 1981. V. 86, №A12. P. 10,087-10,093.

32. Birkeland K. The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903. 1, Christiana, Aschehoug, Norway, 315 p. P. 1908; 2, Christiana, Aschehoug, Norway, 473 p. P. 1915.

33. Ijima Т., Ptemra T. A. Field-aligned currents in the dayside cusp observed by Triad // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 5971.

34. Ijima Т., Ptemra T. A. Large-scale characteristics of field-aligned currents associated with substormsi //J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 599.

35. Kamide Y. The relationship between field-aligned current and the auroral electrojets. A review // Space Sciens. Rev. 1982. V.31. P. 127-243.

36. Perkins F. W. A theoretical model for short-scale field aligned plasma density stria-tions // Radio Sci. 1974. V.9, №11. P. 1065-1070.

37. Митяков H.A., Рапопорт В. О., Трахтенгерц В.Ю. Нагрев ионосферы электромагнитным полем в условиях развитой параметрической неустойчивости // Изв. вузов. Радиофизика. 1975. Т. 18, №1. С. 27-33.

38. Васьков В. В., Гуревич А. В. Нелинейная резонансная неустойчивость плазмы в поле обыкновенной электромагнитной волны // ЖЭТФ. 1975. Т. 69, №1. С.176-178.

39. Грач С. М., Караштин А.Н., Митяков Н. А., Рапопорт В. О., Трахтенгерц В.Ю. К теории тепловой параметрической неустойчивости в неоднородной плазме // Физика плазмы. 1978. Т. 4. С. 1321-1329.

40. Грач С.М., Митяков Н.А., Рапопорт В. О., Трахтенгерц В.Ю. В кн.: Тепловые нелинейные явления в плазме. — Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С. 46-80.

41. Fejer J. A. Ionospheric modification and parametric instabilities // Rev. Geophys. Space Phys. 1979. V. 17, №1. P. 135-153.

42. Васьков В. В., Гуревич А. В. Самофокусировочная и резонансная неустойчивости в F-области ионосферы. В кн.: Тепловые нелинейные явления в плазме. — Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С. 81-138.

43. Захаров В.Е. Коллапс и самофокусировка ленгмюровских волн. В кн.: Основы физики плазмы. Т. 2. — М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 79-118.

44. Gurevich А. V., Hagfors Т., Carlson Н., Karashtin A., Zybin К. // Phys. Lett. А. 1998. V. 239. P. 385.

45. Gurevich A. V., Fremow E., Secan J., Zybin K. P. Large scale structuring of plasma density perturbations in ionospheric modifications // Phys. Lett. A. 2002. V.301. P. 307-314.

46. Мясников E. H., Муравьева H. В. Характеристики пространственного спектра не-однородностей плазмы, возбуждаемых на средних широтах стендом "Сура" // Материалы научно-методической конф. ВГАВТ. Ч. 2. — Н. Новгород, 2005. С. 9497.

47. Gurevich A.V., Zybin К.P., Carlson H. С., Pedersen T. Magnetic zénith effect in ionospheric modifications // Phys. Lett. A. 2002. V. 305. P. 264-274.

48. Ерухимов JI. M., Фролов В.JI., Мясников Е.Н. Релаксация искусственной ионосферной турбулентности // Всес. совещ. по неоднородной структуре ионосферы, тез. докл. Ашхабад, 1979. С. 29-32.

49. Ерухимов Л. М., Метелев С. А., Мясников Е. Н., Рахлин А. В., Урядов В. П., Фролов В. Л. Экспериментальные исследования искусственной ионосферной турбулентности. В сб.: Тепловые нелинейные явления в плазме. — Горький, 1979. С. 745.

50. Мясников Е. Н. Экспериментальные исследования механизмов образования неод-нородностей верхней ионосферы с помощью приема сигналов ИСЗ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук. — Горький: НИРФИ, 1982. 17 с.

51. Фролов В. Л., Сергеев Е. Н., Штуббе П. Исследование процессов переноса в верхней ионосфере Земли с помощью искусственной ионосферной турбулентности, создаваемой пучком мощных КВ радиоволн // Изв. вузов. Радиофизика. 2002. Т. 45, №2. С. 121-143.

52. Гершман Б.Н. О диффузии в ионосфере // Радитехника и электроника. 1956. Т. 1, вып. 6. С. 720-731.

53. Голант В. Е. Диффузия заряженных частиц в магнитном поле // УФН. 1963. Т. 79, вып. 3. С. 377-440.

54. Гуревич А. В., Цедилина Е. Е. Движение и расплывание неоднородностей в плазме // УФН. 1967. Т. 91, вып. 4. С. 609-643.

55. Рожанский В. А., Цендин J1. Д. Расплывание неодноодностей слабо ионизованной плазмы с током в магнитном поле // ЖТФ. 1977. Т. 47, Вып. 10. С. 2017-2026.

56. Жилинский А. П., Цендин Л.Д. Столкновительная диффузия частично ионизованной плазмы в магнитном поле // УФН. 1980. Т. 131, вып.З. С. 343-385.

57. Рожанский В. А., Цендин Л.Д. Столкновительный перенос в частично ионизованной плазме. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

58. Minkoff J., Kreppel R. Spectral analisis and step responce of radio frequency scattering from a heated ionospheric volume //J. Gophys. Res. 1976. V. 81. P. 2844-2856.

59. Насыров А. М. Рассеяние радиоволн анизотропными ионосферными неоднород-ностями. — Казань: Казанский ун-т, 1991.

60. Коровин А. В., Насыров А. М., Проскурин Е. И., Ягнов Н. Н. Доплеровские измерения частоты при ракурсном рассеянии УКВ на искусственных неоднородно-стях ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1982. Т. 25, №3. С. 277-283.

61. Hysell D.L., Kelley М.С., Yampolsky Y.M., Beley V.S., Koloskov A.V., Pono-marenko P. V., Tyrnov 0. F. HF radar observations of decaying artificial field-aligned irregularities // J. Gophys. Res. 1996. V. 101, №A12. P. 26,981-26,993.

62. Yampolski Yu.M., Beley V.S., Kascheev S.B., Koloskov A.V., Somov V.G., Hys-sel D.L., Isham В., Kelley M. C. Bistatic HF radar diagnostics induced field-aligned irregularities // J. Gophys. Res. 1997. V. 102, №A4. P. 7461-7467.

63. Koloskov A. V., Layser Т. В., Yampolski Yu. M., Beley V. S. HF pump-induced large-scale radial drift of small-scale magnetic field-aligned density striations //J. Gophys. Res. 2002. V. 107, №A7. R 10.1029/2001JA000154.

64. Larmor J. How could the rotating body such us the Sunbecome a magnet? // Rep. Brit. Assoc. Adv. Sci. 1919. V. 159. R 1919.

65. Steenbeck M., Krause F. The generation of stellar and planetary magnetic fields by turbulent dinamo action // Z. Naturforsch. 1966. V. 21a. P. 1285.

66. Моффат Г. Возбуждение магнитного поля в проводящей среде. — М.: Мир, 1980.

67. Вайнштейн С. И., Зельдович Я. Б., Рузмайкан А. А. Турбулентное динамо в астрофизике. — М.: Наука, 1980.

68. Моисеев С. С., Сагдеев Р.З., Тур А. В., Хоменко Г. А., Яновский В. В. Теория возникновения крупномасштабных структур в гидродинамической турбулентности // ЖЭТФ. 1983. Т. 85, вып. 6(12). С. 1979-1987.

69. Чхетиани О. Г., Моисеев С. С., Гольбрайх Е. И. Генерация спиральности в турбулентных МГД течениях // ЖЭТФ. 1998. Т. 114, вып. 3(9). С. 946-955.

70. Ерухимов JI. M., Мясников E. H. О диффузии вращающихся неоднородностей в ионосферной плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т.41, №2. С. 194-211.

71. Myasnikov E.N. Instability of MHD-drift waves in HF heated ionosphere // V International Suzdal simphosium on the modification ionosphere, August 26-29, 1998. Book of abstracts. P. 13.

72. Мясников E. H. Неустойчивость дрейфовых МГД-волн в верхней ионосфере // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т. 42, №7. С. 691-699.

73. Мясников Е. Н., Ерухимов JI. Н. Низкочастотная магнитогидродинамическая волна в двухкомпонентной магнитоактивной плазме // Препринт НИРФИ №393. — Н.Новгород: НИРФИ, 1994. 26с.

74. Мясников Е. H. О градиентно-токовом механизме образования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48, №7. С. 574-587.

75. Денисов H. Г. О дифракции волн на хаотическом экране // Изв. вузов. Радиофизика. 1961. Т. 6, №4. С. 630-638.

76. Getmantsev G. G., Erukhimov L. M. Radio star and satellite scintillations // Solar. Terr. Phys. 1969. V. 5. P. 13.

77. Wernik A.W., Liu C.H., Franke S. J., Gola M. High-latitude irregularity spectra deduced from scintillation measurements // Radio Sci. 1990. V. 25, №5. P. 883-895.

78. Алимов В. А., Ерухимов JI. M., Мясников E. H., Рахлин A. В. О спектре турбулентности верхней ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40, №4. С. 446.

79. Briggs B.N., Philips G. J., Shiun D.H. // Proc. Phys. Soc. 1950. V.53. P. 106.

80. Боголюбов А. А., Ерухимов JI. M., Мясников E. H., Оглоблина О.Ф., Чека-лев С. П., Черемный В. А. Измерения параметров дифракционной картины при просвечивании авроральной ионосферы сигналами ИСЗ // Геомагнетизм и аэрономия. 1984. Т. 24, №1. С. 147-149.

81. Боголюбов А. А., Ерухимов JI.M., Кряжев В. А., Мясников Е. Н. Об измерениях анизотропии неоднородностей авроральной ионосферы с помощью сигналов ИСЗ // Изв. вузов. Радиофизика. 1984. Т. 27, №12. С. 1497-1504.

82. Гусев В. Д. Объемная структура неоднородностей ионосферы // Ионосферные исследования. №30. С. 53. — М.: Сов. Радио, 1980.

83. Kunitsin V. E., Andreeva E. S., Tereschenko Е. D., Khudukon В. Z., Nygren Т. Investigations of the ionosphere hy satellite radiotomography / / International Journal of Imaging Sistems ahd Technjlogy. 1994. V.5. P. 112-127.

84. Kunitsyn V. E., Tereshchenko E. D. Ionospheric tomography. — Berlin: SpringerVerlag, 2003.

85. Feldstein J. I. Peculiarities in the auroral distribution and magnetic disturbance distribution in hight latitudes caused by asymmetrical form of magnetosphere // Planet. Space Sci. 1966. V. 14, №2.

86. Альвен X. Космическая плазма. M., Мир, 1983, с.213.

87. Kintner P.M. Observations of velocity shear turbulence // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 5114.

88. Basu S., Basu Su., Sojka J. J., Schunk R. W., MacKenzie. Macroscale modelling and mesoscale observations of plasma density structures in the polar cap // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22. P. 881.

89. Argo P. E., Kelley M. C. Digital ionosonde observations during equatorial spread-F // J. Geophis. Res. 1986. V. 91, №A5. P. 5539-5555.

90. LaBelle J., Kelley M.C., Seyler C. E. An analisis of the role of drift waves in the equatorial spread-F // J. Geophis. Res. 1986. V.91, №A5. P. 5513-5525.

91. Basu S., Aarons J., McClure J. P. et al. Preliminary comparisons of VHF radar maps of F-region irregularities with scintillations in the equatorial region //J. Atm. and Terr. Phys. 1977. V.39, №9/10.

92. Basu San., Basu Su., LaBelle J., Kudeki E., Fejer B. G., Kelley M. C., Whitney H. E., Bushby A. Gigahertz scintillation and space receiver drift measurements rocket com-paign in Peru // J. Geophis. Res. 1986. V.91, №A5. P.5526-5538.

93. Phelps A. D. R., Sagalyn R. C. Plasma density irregularities in the hight-latitude topside ionosphere // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 515.

94. Villain J.-P., Beghin C., Hanuise C. ARCAD3-SAFARI coordinated study of auroral and polar F-region ionospheric irregularities // Ann. Geophys. 1986. V. 76. P. 61.

95. Basu S., Basu S., McKenzie E., Coley W.R., Sharber L.R., Hoegy W. R. Plasma structuring by the gradient drift instability at high latitudes and comparison with velocity shear driven processes // J. Geophys. Res. 1990. V. 95, №A6. P. 7799-7818.

96. Singh M., Szuszczewicz E. P. Composite equatorial spread-F wave number spectra from medium to short wavelengths //J. Geophys. Res. 1984. V. 89. P. 2313.

97. Temerin M. Polarization of high latitude turbulence as determined by analysis of data from the OV1-17 satellite // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. P. 11278.

98. Curtis S. A., Hoegy W. R., Brace L. H., Maynard N. C., Siguira M. DE-2 cusp observations: role of plasma instabilities in topside ionospheric heating and density fluctuations // Geophys. Res. Letters. 1982. V.9. P. 997.

99. Berthelier A., Cerisier J.-C., Berthelier J.-J., Rezeau L. Low frequency magnetic turbulence in the high-latitude topside ionosphere: low-frequency waves or field-aligned current // J. Atm. Terr. Phys. 1991. V.53, №3/4. P. 333-341.

100. Gurnett D.A., Frank L.A. A region of intense plasma wave turbulence on auroral field lines //J. Geophys. Res. 1977. V.82. P. 1031.

101. Temerin M. The polarization, frequency, and wavelengths of high-latitude turbulence // J. Geophys. Res. 1978. V.83. P. 2609.

102. Tu С. Y., Marsch E., Rosenbauer H. The Dependence of MHD turbulence spectra on the solar wind stream structure near solar minimum // Geophys. Res. Lett. 1990. V. 17, №3. P. 283-286.

103. Nagatsuma T., Fukunishi H., Hayakawa H., Mukai T., Matsuoka A. Field-aligned currents associated with Alfven waves in the poleward boundary region of the nightside auroral oval // J. Gophys. Res. 1996. V.101, №A10. P. 21,715-21,729.

104. Utlaut W. F., Cohen R. Modifyien the ionosphere with intence radio waves // Science. 1971. V. 174. P. 245-254.

105. Gordon W. E., Showen R. L., Carlson H. C. Ionospheric heating at Arecibo: first tests // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 7808-7813.

106. Гуревич А. В., Шлюгер И. С. Изв. вузов. Радиофизика. 1975. Т. 18. С. 1237-1260.

107. Ерухимов Л.М., Ковалев В. Я. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т. 27. С.758-763.

108. Hunsuker R. D. Radio techniques for probing the terrestrial ionosphere, SpringerVerlag, Berlin, Physical and chemistry in space, V. 22, Planetology, 1991.

109. Radio Sci. (special issue). 1974. V.9, №11.

110. Изв. вузов. Радиофизика. 1975. T. 18, №9.

111. Изв. вузов. Радиофизика. 1975. Т. 18, №9.

112. Изв. вузов. Радиофизика. 1977. Т. 20, №12.

113. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1982. V. 44, №12.

114. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1985. V.47, №12.

115. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1997 V. 59, №18; 1998. V. 60, №12.

116. Силин В. П. Параметрическое воздействие излучения большой мощности на плазму. — М.: Наука, 1973.

117. Мима К. Нишикава К. Параметрические неустойчивости и диссипация ноли в плазме. В кн.: Основы физики плазмы. — М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 434497.

118. Шапиро В. Д., Шевченко В. И. Сильная турбулентность плазменных колебаний. В кн.: Основы физики плазмы. Т. 2. — М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 1-173.

119. Литвак А. Г., Сергеев А. М. Нелинейные эффекты при высокочастотном нагреве плазмы. В кн.: Высокочастотный нагрев плазмы. — Горький: ИПФ АН СССР, 1983. С. 324-370.

120. Васьков В. В., Гуревич А. В. Параметрическое возбуждение ленгмюровских колебаний в ионосфере в поле сильных радиоволн // Изв. вузов. Радиофизика. 1973. Т. 16, №2. С. 188-198.

121. Perkins F.W., Oberman C.R., Valeo E.J. Parametric instabilities and ionospheric modifications // J. Geophys. Res. 1974. V. 79, №10. P. 1478-1483.

122. Митяков H. А., Рапопорт В. О., Трахтенгерц В.Ю. Индуцированное рассеяние радиоволн в слое F-ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14, №1. С.36-42.

123. Дэвис К. Радоиволны в ионосфере. — М.: Мир, 1973.

124. Ерухимов Л. М., Метелев С. А., Мясников Е. Н., Митяков Н.А., Фролов В. Л. Искусственная ионосферная турбулентность // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30, №2. С. 208-225.

125. Frolov V.L., Erukhimov L.M., Metelev S.A., Sergeev E.N. Temporal behaviour of artificial small-scale ionospheric irregularities: Review of experimental results //J. Atmos. and Solar Terr. Phys. 1977. V. 59, №18. P. 2317-2333.

126. Bowhill S. A. Satellite transmission studies of spread-F produced by artificial heating of the ionosphere // Radio Sci. 1974. V. 9, №11.

127. Ерухимов Л. М., Митякова Э. Е., Мясников Е. Н., Поляков С. В., Рахлин А. В., Синельников В. М. О спектре искусственных неоднородностей на разных высотах // Изв. вузов. Радиофизика. 1976. Т. 20, №12. С. 1814-1820.

128. Basu S., Costa E., Livingston R. C., Growes К. M., Carlson H. C., Chaturvedi P. K., Stubbe P. Evolution of subkilometer scale irregularities generated by high power HF waves // J. Geophys. Res. 1997. V. 102, №A4. P. 7469-7475.

129. Basu San., Basu Sun., Gangully S., Gordon W. E. Coordinated study of subkilometer and 3-m irregularities in the F-region generated by high-power HF heating at Arecibo // J. Geophys. Res. 1983. V.88, №A11. P. 9217-9225.

130. RufFenach C. L. Radio scintillation on stellar signals during artificial ionospheric modification // J. Geophis. Res. 1973. V.78, №25. P. 5611-5621.

131. Kelly M. С., Arce T. L., Salowaj J., Suzler M., Armstrong T., Carter M., Duncan L. Density deplationat the 10 m scale induced by the Arecibo heater //J. Gophys. Res. 1995. V. 100. P. 17367.

132. Горелик Г. С. К теории рассеяния радиоволн на блуждающих неоднородностях // Радиотехника и электроника. 1956. Т. 1, вып. 6. С. 695-703.

133. Блаунштейн Н. Ш., Ерухимов JI. М., Урядов В. П., Филипп Н. Д., Цыганаш И. П. // Геомагнетизм и аэрономия. 1988. Т. 28, №4. С. 693.

134. Kagan L. M., Frolov V. L. Significance of field-aligned currents for F-region // J. Atm. Terr. Phys. 1996. V. 58. P. 1465-1474.

135. Bernhard, P.Q., Duncan L.M., Trepplay C.A. // Science 1988. V. 242, №4881. P. 1022-1027.

136. Allen E. M., Thome G.D., Rao P. B. HF phase arrey observations of heater-induced spread F // Radio Sci. 1974. V.9, №11. P. 905-916.

137. Belenov A. F., Erukhimov L. M., Ponomarenko P. V., Yampolsky Y.M. Interaktion between artifisial ionospheric turbulence and geomagnetic pulsations //J. Atm. and Solar-Terr. Phys. 1997. V. 59, №18. P. 2367-2372.

138. Ponomorenko P. V., Yampolski Yu. M., Zalizovsky A.V., Hyssel D.L., Tyrnov O.F. Interaction between artificial ionospheric irregularitiesand natural MHD waves // J. Geophys. Res. 2000. V. 105, №A1. P. 171-181.

139. Кадомцев Б. Б. Коллективные явления в плазме. — М.: Наука, 1988.

140. Thoneman Р. С., Colb А. С. Plasma rotation and instability in the 0-pinch due to transverce magnetic fields // Phys. Fluids. 1964. V. 7. №9. P. 1455-1461.

141. Keskinen M.J., Mitchell H. G., Fedder J. A., Santyanarayana P., Zalezak S.T., Huba J. D. Nonlinear evolution of Kelvin-Helmholts instability in the high-latitude ionosphere // J. Gophys. Res. 1988. V.93, №A1. P. 137-152.

142. Kadomtsev B.B., Nedospasov A. V. // J. Nucl. En. 1960. V. Cl. P. 230.

143. Ossakow S. L., Chaturvedy P. K. Current convective instability in the diffuse aurora // J. Geophys. Res. Lett. 1979. V. 6. P. 332.

144. Erukhimov L.M., Kagan L.M. Thermomagnetic effects in ionospheric plasma //J. Atmos. Terr. Phys. 1994. V. 56. P. 133.

145. Поляков С. В., Яхно В. Г. О термодиффузионном механизме генерации неодно-родностей электронной концентрации в F-слое ионосферы // Физика плазмы. 1980. Т. 6, вып. 2. С. 383-387.

146. Гуревич А. В., Караштин А. Н. Мелкомасштабная термодиффузионная неустойчивость в нижней ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 1984. Т. 26. С. 885.

147. Караштин А. Н., Цимринг М. Ш. Низкочастотные неустойчивости в неизотермической плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 1993. Т. 36, №1. С. 25-35.

148. Гершман Б.Н., Каменецкая Г. X. О токовом механизме образования неоднород-ностей, приводящих к диффузности области F ионосферы на высоких широтах // Изв. вузов. Радиофизика. 1973. Т. 26, №7. С. 988-995.

149. Ерухимов JI.M., Каган JI.M., Мясников Е. Н. О нагревном механизме происхождения неоднородностей верхней ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22, №5. С. 721-724.

150. Bespalov P. A., Chugunov Yu. V. // Planet. Spase Sci. 1984. V.32, №3. P. 365.

151. Малов Д. E., Чугунов Ю.В. Об электродинамике вращающихся плазмосфер планет в дипольном магнитном поле // Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40, №1-2. С.232-249.

152. Ерухимов JI.M., Косолапенко В. И., Муравьева Н. В., Мясников Е. Н., Черем-ный В. А. О форме спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1990. Т. 30, №6. С. 948-952.

153. Fremow Е. J., Secan J. A., Lansinger J. М. Spectral behavior scintillation in the nighttime auroral region // Radio Sci. 1985. V. 20, №4. P. 923-933.

154. Косолапенко В. И., Мясников Е. Н. Результаты исследований неоднородной структуры полярной ионосферы по данным измерений сигналов ИСЗ на арх. Шпицберген // Исследования высокоширотной ионосферы, Апатиты, 1986. С. 68-72.

155. Боголюбов А. А. Особенности спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы в зоне локальных пятен. В кн.: Высокоширотная ионосфера. Апатиты. — М.: АН СССР, 1986. С. 52-60.

156. Боголюбов А. А., Ерухимов J1.M., Мясников Е. Н., Евстафьев О. В., Косолапенко В. И. Пространственная форма и динамика развития авроральных сцин-тилляционных пэтчей // Изв. вузов. Радиофизика. 1996. Т. 39, №3. С. 276-285.

157. Erukhimov L.M., Myasnikov E.N., Kosolapenko V.I., Cheremny V.A., Evsta-fyev О. V. Observation of total electron content, amplitude and phase scintillations in the auroral ionosphere // Radio Science. 1994. V. 29, №1. P. 311-315.

158. Erukhimov L. M., Muravieva N.V., Myasnikov E.N. Two-component model of 3d spectrum of auroral F-layer irregularities // URSI and STEP/GAPS Workshop on theory and observations nonlinear processes in the near-earth environment, Poland, 1995.

159. Erukhimov L.M., Muravieva N.V., Myasnikov E.N., Evstafjev O.V., Kosolapenko V. I. The Spectral Structure of the Auroal F-layer patches // Radio Sci. 1996. V.31, №3. P. 629-633.

160. Митякова Э.Е., Мясников E. H., Рахлин A. В. Предварительные результаты измерений высотного распределения неоднородностей ионосферы, возбуждаемых мощным коротковолновым радиоизлучением // Изв. вузов. Радиофизика. 1976. Т. 20, №6. С. 939-940.

161. Ерухимов Л. М., Мясников Е. Н., Максименко О. И. О неоднородной структуре верхней ионосферы // Ионосферные исследования. №30. — М.: Сов. радио, 1980. С.27-48.

162. Ерухимов JI. М., Ковалев В. И., Лернер А. М., Мясников Е. Н., Поддельский И. Н., Рахлин А. В. О спектре крупномасштабных искуссвенных неоднородностей в F-слое ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1978. Т. 22, №10. С. 1278-1281.

163. Ерухимов Л.М., Ковалев В. Я., Мясников Е. Н., Рахлин А. В., Рубцов Л.Н. О форме спектра искусственных неоднородноностей крупных масштабов, возбуждаемых при помощи нагревноного стенда "Гиссар" // Геомагнетизм и аэрономия. 1988. Т. 28. С. 864-866.

164. Гуревич А. В., Шварцбург А. Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. — М.: Наука, 1973.

165. Брауде С.Я., Мень A.B., Содин.С.Г. Антенны. — М.: Связь, 1978. С. 3-25.

166. Гершман Б. Н. Динамика ионосферной плазмы. — М.: Наука, 1974, 256 с.

167. Григорьев Г. И. // Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Вып. 4. С. 183.

168. Рожанский В. А., Цендин Л. Д. // ЖТФ, 1975. Т. 47. С. 2017.

169. Готская И. В., Каган Л. М. Изменение режимов диффузии и нагревной неустойчивости за счет непотенциальности электрического поля // Изв. вузов. Радиофизика. 1989. Т. 32, №1. С. 22-26.

170. Воскобойников С. П., Ракитский Ю. В., Рожанский В. А., Сениченков Ю. Б., Цендин Л. Д. // Физика плазмы. 1980. Т. 6, №6. С. 1370-1376.

171. Ландау Л. Д., Ахиезер А. И., Лифшиц Е. М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика. — М.: Наука, 1969, С. 91.

172. Elsasser W. M. Induction effects in terrestrialmagnetism, I. Theory, Rhis. Rev. // Phys. Rev. 1946. V. 69. P. 16-106.

173. Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы. — М.: Мир, 1980.

174. Ефимов С. П. Уравнение Шредингера в дрейфовой теории холодной плазмы // Изв. вузов. Радиофизика. 1995. Т. 38, №11. С. 1133-1145.

175. Böhm D. // Phys. Rev. 1952. V.85, №2. P. 186.

176. Madelung E. Z. // Zeitshrift fur Physik. Hl-2. 1926, V.40. P322.

177. Лунин H.B. Принцип суперпозиции в квантовой теории // Доклады акадении наук. 1999. Т. 368, №3. С. 323-327.

178. Лунин Н. В. О необратимости в квантовой механике // Доклады акадении наук. 2004. Т. 399, №6. С. 753-756.

179. Уизем Дж., Линейнные и нелинейные волны. — М.: Мир, 1977. 662 с.

180. Паташинский А.З., Покровский В. П. Флуктуационная теория фазовых переходов. — М.: Наука, 1982.

181. Гапонов-Грехов А. В., Рабинович М. И. Уравнение Гинзбурга-Ландау и нелинейная динамика неравновесных сред // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30, №2. С. 131-143.

182. Заславский Г.М., Моисеев С. С. Об аномальной диффузии плазмы в магнитном поле // ЖТФ. 1964. Т. 34, вып.З. С. 410-418.

183. Арцимович Л. А., Сагдеев Р.З. Физика плазмы для физиков. — М.: Атомиздат, 1979.

184. Böhm D. The characteristics of electrical discharges in magnetic fields. Ed. by A. Guthrie, R. Wakerling. Ch. 1, 2, 9. — N. Y., 1949.

185. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. Теоретическая физика. Т. 8. — М., 1983. 322 с.